DSP的应用系统设计

率稳定的晶体振荡器，具有
使用方便，价格便宜，因而
X1
VDD
得到广泛应用。
X2/CLKIN
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外部晶振
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第9章 DSP应用系统设计
1.时钟信号的产生 (2)使用芯片内部的振荡器
在芯片的X1和X2/CLKIN引脚之间接入一个晶体, 用于启动内部振荡器。
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D/A转换器应根据信号频率、精度以及是否要求自带
基准电源、多路选择器、输出运放等因素来选择。
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第9章 DSP应用系统设计
9.1 硬件设计概述
第二步：器件的选择；
③ 存储器的选择 常用的存储器有SRAM、EPROM、E2PROM和FLASH等。 可以根据工作频率、存储容量、位长(8/16/32位)、
第9章 DSP应用系统的设计
内容提要
DSP应用系统设计，在设计思路和资源组织上与
一般的CPU和MCU有所不同。本章主要介绍基于
TMS320F2812芯片的DSP系统硬件设计和应用程序设
计以及FLAS的烧写方法。 ● DSP最小系统设计 ● DSP系统中常见的外围设备 ● DSPD应用系统设计
● DSP系统中FLASH的烧写方法
确定硬件方案 器件选型
原理图设计 PCB图设计 硬件调试
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第9章 DSP应用系统设计
9.1 硬件设计概述
第三步：原理图设计；
原理图设计包括：
系统结构设计 可分为单DSP结构和多DSP结构、并行结构和串
行结构、全DSP结构和DSP/MCU混合结构等；
模拟数字混合电路的设计
X1
X2/CLKIN
C1
晶体
C2 C1=C2=10pF
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第9章 DSP应用系统设计
2.锁相环PLL
锁相环PLL具有频率放大和时钟信号提纯的作用，利用 PLL的锁定特性可以对时钟频率进行锁定,为芯片提供高稳 定频率的时钟信号。
锁相环还可以对外部时钟频率进行倍频，使外部时钟 源的频率低于CPU的机器周期，以降低因高速开关时钟所引 起的高频噪声。
选 择首D先SP要芯根片据要系综统合对多运种算因量素的，需折求衷来考选虑择。；
其次要根据系统所应用领域来选择合适的DSP芯片；
最后要根据DSP的片上资源、价格、外设配置以及与 其他元部件的配套性等因素来选择。
② ADC和DAC的选择
A/D转换器的选择应根据采样频率、精度以及是否要
求片上自带采样、多路选择器、基准电源等因素来选择；
为了降低芯片功耗，’C28x系列芯片大部分都 采用低电压设计，并且采用双电源供电，即
内核电源CVDD ——采用3.3V、2.5V，或1.8V电源； I/O电源DVDD ——采用3.3V供电。
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第9章 DSP应用系统设计
9. 1. 2 电源电路的设计
1.电源电压和电流要求
器件选型 原理图设计
硬件实现方案。
第二步：器件的选择；
PCB图设计
一个DSP硬件系统除了DSP芯片外，
硬件调试
还包括ADC、DAC、存储器、电源、逻辑控制、通信、人机
接口、总线等基本部件。
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第9章 DSP应用系统设计
9.1 硬件设wk.baidu.com概述
第二步：器件的选择；
① DSP芯片的选择
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采用TPS73HD318双电源电路 TI公司提供的双电源芯片：
TPS73HD318 — 固定的输出电压: 3.3V和1.8V
第9章 DSP应用系统设计
9. 1. 3 时钟电路的设计
时钟电路用来为’C28x芯片提供时钟信号，由 一个内部振荡器和一个锁相环PLL组成，可通过芯 片内部的晶体振荡器或外部的时钟电路驱动。 1.时钟信号的产生
首先介绍硬件设计概述，给出DSP系统硬件设计
过程；然后介绍DSP系统的基本设计和电平转换电路
设计。在基本设计中，讲述了DSP芯片的电源电路、
复位电路和时钟电路的设计方法，并在此基础上介绍
了SCI接口的设计；接着介绍了存储器和I/O的扩展
以及DSP与模/数转换器的接口；最后通过设计实例，
介绍了DSP芯片应用系统的设计、并详细介绍FLASH 的烧写过程。
’C28x时钟信号的产生有两种方法：
使用外部时钟源； 使用芯片内部的振荡器和外部的一个无源晶 振。
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第9章 DSP应用系统设计
1.时钟信号的产生 (1) 使用外部时钟源
将外部时钟信号直接加到DSP芯片的X2/CLKIN 引脚，而X1引脚悬空。
外部时钟源可以采用频
2.电源解决方案
产生电源的芯片: Maxim公司：MAX604、MAX748； TI公司：TPS71xx、TPS72xx、TPS73xx等系列。
这些芯片可分为: 线性稳压芯片—— 使用方法简单，电源纹波电压较低，
对系统的干扰较小，但功耗高。 开关电源芯片—— 电源效率高，但电源所产生的纹波电
压较高，容易对系统产生干扰。
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9. 1. 4 复位电路的设计
’C28x的复位分为软件复位和硬件复位。 软件复位：是通过执行指令实现芯片的复位。 硬件复位：是通过硬件电路实现复位。 硬件复位有以下几种方法:
上电复位 手动复位 自动复位
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9. 1. 4 复位电路的设计
2.手动复位电路 手动复位电路是通过上电或按钮两种方式对芯
片进行复位。
本节主要以TMS320F2812系列芯片为例，介绍 DSP硬件系统的基本设计，包括:
电源电路
复位电路
时钟电路
调试接口
存储器 2019年12月18日
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9. 1. 2 电源电路的设计
电源为整个系统提供能量，是整个应用系统良 好工作的基础，具有极其重要的地位。
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8.1 硬件设计概述
第二步：器件的选择；
⑤ 通信器件的选择
通常系统都要求有通信接口。
首先要根据系统对通信速率的要求来选择通信方式。
一 般然串后行根口据只通能信达方到式1来9k选b/择s，通而信并器行件口。可达到1Mb/s以 上⑥，总若线要的求选过择高可考虑通过总线进行通信；
器件选型 原理图设计
第四步：PCB设计； 第五P步CB：图的硬设件计调要试求；设计人员既要熟
悉系统的工作原理，还要清楚布线工艺 和系统结构设计。
PCB图设计 硬件调试
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9.1.1 DSP最小系统设计
一个完整的DSP系统通常是由DSP芯片和其他相 应的外围器件构成。
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9.1 DSP硬件最小系统设计 9.2 DSP系统的其他外围设备 9.3 应用程序设计 9.4 FLASH烧写方法
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第9章 DSP应用系统设计
9.1 硬件系统设计概述
DSP系统的硬件设计又称为目标板设计，是在 考虑算法需求、成本、体积和功耗核算的基础上完 成的，一个典型的DSP目标板主要包括：
在通设信计接时口要的考设虑计存储器映射地址、存储器容量 和存 储电器源速和度时等钟。电路的设计
控制电路的设计
包括状态控制、同步控制等。
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第9章 DSP应用系统设计
9.1 硬件设计概述
系统硬件设计过程：
确定硬件方案
第一步：确定硬件实现方案； 第二步：器件的选择； 第三步：原理图设计；
接口方式(串行还是并行)、工作电压(5V/3V)等来选择。
④ 逻辑控制器件的选择 系统的逻辑控制通常是用可编程逻辑器件来实现。 首先确定是采用CPLD还是FPGA； 其次根据自己的特长和公司芯片的特点选择哪家公 司的哪个系列的产品；
2019年12月18日最后还要根据DSP的DSP频原理率及来应用选择所使用的PLD器件。 7
采用双电源供电
可选用TI公司的TPS73HD301、TPS73HD325、
TPS73HD318等芯片。
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个宽度为200ms的低电平复位脉冲。
每路电源的最大输出电流为750mA，并且提供两
3.3V 1.8V 3.3VA 1.8VA H H H H 3 2 1 u u 4 u u L L L 0 0 L 0 0 1 1 1 1 3.3V RST uu K K 00 7 1 34 00 4 C1C1 2 1 R R 56789012345678 11111222222222 CCCCCC NNNNNN RST1 OUT2OUT2OUT1OUT1 /RST2 FB1/SE SENSE2 CCCCCC TPS73HD318PW NN1GND/EN1IN1IN1NN2GND/EN2IN2IN2NN 2 U 01234 123456789 11111 u 1 0 1 2 0 u C VCCVCC 1 0 1 0 C 1
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9. 1. 4 复位电路的设计
1. 上电复位电路 上电复位电路是利用RC电路的延迟特性来产生
复位所需要的低电平时间。 由RC电路和施密特触发器组成。
VCC
R
74HC14
TMS320C28x
1
1
RS
C
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内核电源CVDD：采用1.8V。 主要为芯片的内部逻辑提供电压。 包括CPU、时钟电路和所有的外设逻辑。 I/O电源DVDD：采用3.3V。 主要供I/O接口使用。 可直接与外部低压器件接口，而无需额外的电 平变换电路。
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9. 1. 2 电源电路的设计
DSP芯片及DSP基本系统
程序和数据存储器
数/模和模/数转换器
模拟控制与处理电路
各种控制口和通信口
电源处理电路和同步电路
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第9章 DSP应用系统设计
9.1 硬件设计概述
一个典型的DSP目标板结构如下图。
信
防混叠 滤波器
ADC
号


预


处
理 、
防混叠 滤波器
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3.电源解决方案
DSP系统电源方案有以下几种：
采用3.3V单电源供电 可选用TI公司的TPS7133、TPS7233和TPS7333； Maxim公司的MAX604、MAX748。
采用可调电压的单电源供电 可选用TI公司的TPS7101、TPS7201和TPS7301。
常用总线：PCI、ISA以及现场总线(包括CAN、3xbus等)。
可以根据使用的场合、数据传输要求、总线的宽度、传
输频率和同步方式等来选择。
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第9章 DSP应用系统设计
9.1 硬件设计概述
第二步：器件的选择；
⑦ 人机接口 常用的人机接口主要有键盘和显示器。 通过与其他单片机的通信构成； 与DSP芯片直接构成。
⑧ 电源的选择 主要考虑电压的高低和电流的大小。 既要满足电压的匹配，又要满足电流容量的要求。
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第9章 DSP应用系统设计
9.1 硬件设计概述
系统硬件设计过程：
第一步：确定硬件实现方案； 第二步：器件的选择； 第三步：原理图设计；
从第三步开始就进入系统的综合。 在原理图设计阶段必须清楚地了解器件 的特性、使用方法和系统的开发，必要 时可对单元电路进行功能仿真。
ADC
MUX
、 程
平滑 滤波器
DAC
控
放


大


等
平滑 滤波器
DAC
控制口
TMS320C28x
EPROM RAM
通信口
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第9章 DSP应用系统设计
9.1 硬件设计概述
系统硬件设计过程：
确定硬件方案
第一步：确定硬件实现方案；
在考虑系统性能指标、工期、 成本、算法需求、体积和功耗核算 等因素的基础上，选择系统的最优
主要用来实现DSP与模拟混合产品的无逢连接。
包括信号的调理、A/D和D/A转换电路、数据缓
冲等。
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9.1 硬件设计概述
第三步：原理图设计；
原理图设计包括：
存储器的设计
是利用DSP的扩展接口进行数据存储器、程序存
储器和I/O空间的配置。