(整理)dsp硬件电路的设计.
高速数字信号处理器外部电路设计
高速数字信号处理器外部电路设计在现代技术大量应用数字信号处理器（DSP）的时代，高速数字信号处理器外部电路设计成为了一个非常重要的课题。
如何设计一个高效、稳定、准确的数字信号处理系统，是影响数字信号处理器性能的关键因素之一。
因此本文将探讨高速数字信号处理器外部电路设计的技巧和注意事项。
一、高速数字信号处理器概述高速数字信号处理器是一种专门用于数字信号处理任务的微处理器，通过高效的数字信号处理算法对数据进行处理，可以极大地提高处理速度和精度。
常见的高速数字信号处理器有TI的TMS320系列、ADI的ADSP系列、ARM的CORETEX-M系列等。
二、高速数字信号处理器外部电路设计的要素1.时钟设计在高速数字信号处理器的使用中，时钟电路的设计非常重要。
时钟信号的稳定性、精度和频率对于数字信号处理器的运行速度和稳定性都有着直接的影响。
因此，时钟电路的设计应该尽可能的简单、稳定、可靠。
2.电源设计数字信号处理器的电源设计也非常关键。
由于高速设备对电源质量的要求比较高，因此电源的设计应该尽可能的保证稳定性和精度，减小电源波动和噪声对系统的影响。
3.信号输入输出接口数字信号处理器的输入输出接口是数据传输的核心，信号输入输出的速度和精度对于系统的性能影响非常大。
因此，设计过程中应该尽可能的减小信号传输中的失真和噪声，保证数据的准确和可靠。
4.可编程逻辑接口可编程逻辑电路是数字信号处理器的重要组成部分，它能够实现复杂的数字处理算法和运算功能，提高DSP的运算速度和效率。
因此，可编程逻辑电路的设计也是非常重要的。
三、高速数字信号处理器外部电路设计的技巧和注意事项1.时钟电路尽量使用独立时钟源在高速数字信号处理器的设计中，可靠的时钟源能够保证系统的稳定性和精度。
因此，时钟电路应该尽可能的使用独立时钟源，避免将时钟信号引入其他模块。
2.电源电路的设计建议采用隔离式电源隔离式电源是数字信号处理器的稳定性和精度保证的关键。
DSP系统的电源和复位电路设计(精)
单片机与可编程器件ＤＳＰ系统的电源和复位电路设计? 山东大学信息学院王立华?１．ＤＳＰ系统电源电路设计对于任何一个电气系统来说，电源是不可缺少的部分，在ＤＳＰ芯片内部一般需要有五种典型电源：ＣＰＵ内核电源、Ｉ／Ｏ电源、ＰＬＬ（ｐｈａｓｅｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ）电源、ＦＬＡＳＨ编程电源、模拟电路电源，其中后两种仅Ｃ２０００系列有。
另外根据使用的芯片类型不同，其内核电源、Ｉ／Ｏ电源所需的电压亦有所不同，在设计时所有这几种电源都要由各自的电源供电。
因此ＤＳＰ应用电路系统一般为多电源系统。
在进行电源设计时，需要特别强调的是模拟电路和数字电路部分要独立供电，数字地与模拟地分开，遵循“单点”接地的原则。
系统中的模拟电源（如ＰＬＬ电源、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ电源等）一般由（有噪声的）数字电源产生，主要有两种产生方式：一种是数字电源与模拟电源以及数字地与模拟地之间加铁氧体磁珠（ｆｅｒｒｉｔｅｂｅａｄ）或电感构成无源滤波电路（如图１），铁氧体磁珠在低频时阻抗很低，而在高生电源、地环路。
设计时尽量采用多层板，为电源和地分别安排专用的层，同层上的多个电源、地用隔离带分割，并且用地平面代替地总线，ＤＳＰ都有多个接地引脚，每一个引脚都要单独接地，尽可能地减少负载的数量。
ＤＳＰ系统电源设计中，一般采用单一的＋５Ｖ电源经过ＤＣ／ＤＣ变换得到其它数值的电源电压，如３．３、１．８、２．５Ｖ等。
＋５Ｖ电源一般可通过外部开关电源或交流２２０Ｖ经变压、整流、滤波直接得到，但这样得到的＋５Ｖ电源虽带负载能力强，但是纹波较大，一般不能直接应用到ＤＳＰ系统中，需要再经过ＤＣ／ＤＣ变换将该电压进行隔离稳压处理。
对于＋５Ｖ电源经过ＤＣ／ＤＣ变换得到其它数值的电源电压主要有四种方式：（１）采用低压差式的线性稳压器（ＬＤＯ），如ＴＰＳ７６７Ｄ３１８（双路输出，５Ｖ输入、３．３Ｖ／１．８Ｖ输出）、ＴＰＳ７６８３３（单路输出，５Ｖ输入、３．３Ｖ输出）等。
该种方式电路结构简单，成本低，但功耗大，效率低。
DSP硬件开发
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：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系统硬件设计过程：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，选择系统的最优硬件实现方案。
第二步：器件的选择；一个DSP硬件系统除了DSP芯片外，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。
① DSP芯片的选择首先要根据系统对运算量的需求来选择；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；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。
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)、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；最后还要根据DSP的频率来选择所使用的PLD器件。
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。
然后根据通信方式来选择通信器件。
一般串行口只能达到19kb/s，而并行口可达到1Mb/s 以上，若要求过高可考虑通过总线进行通信；⑥总线的选择常用总线：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。
基于DSP的DDS信号发生器硬件设计电路图
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 基于DSP的DDS信号发生器硬件设计+电路图摘要在21世纪的今天，基于DSP的信号发生器以其编程的高度灵活性，波形的高精度与高稳定性等特点而脱颖而出，具有极大的应用价值和广泛的应用前景。
本文利用高性能DSP芯片加上合理的外围控制电路构成基于DSP的DDS信号发生器，完成电压监测电路的硬件设计工作。
通过对DDS的相应介绍采用查表法实现正弦波的产生，采用高速微处理器实现DDS。
然后完成硬件芯片的选型(TMS320LF2407)和硬件电路的设计工作。
硬件设计主要有核心控制模块电路、片选电路、串行通信电路、AD转换电路及信号采集电路，以此实现硬件电路完成接收上位机的控制信号，采集外部电压信号处理后送给上位机，实现对电压的监控。
关键词：信号发生器，DDS，电压监控，硬件设计11870毕业设计说明书（论文）外文摘要1 / 10TitleDDS signal generator hardware design based on DSPAbstractIn the 21st century,the DSP signal generator stand out for its high degree of flexibility of the programming waveforms, high precision and high stability characteristics, shows great value and broad application prospects.This article takes use of high performance DSP chip with peripheral control circuit DSP-based DDS signal generator,complete the hardware design of the voltage monitoring circuit.Achieve the generation of sine wave with look-up table method corresponding introduction of DDS.Then complete selection of hardware chip(TMS320LF2407)and hardware design.The hardware design mainly consists of core control module circuit, chip select circuit, the serial communication circuit, AD converter circuit and the signal acquisition circuit,In order to achieve the hardware circuit to complete the PC to receive the control signal.The acquisition of an external---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------voltage signal processing to give the host computer,in order to monitoring the voltage.Key words: signal generator,DDS,voltage monitoring,hardware design4.4 PC机与DSP的点对点的串行通信接口244.5 输入输出接口254.5.1A/D的接口254.5.2电压信号采样电路265电路设计中注意的问题28致谢30参考文献313 / 10附录硬件电路原理图321 绪论1.1 信号发生器简介信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
基于DSP的无框力矩电机驱动器硬件电路设计
电子设计工程Electronic Design Engineering第28卷Vol.28第23期No.232020年12月Dec.2020收稿日期：2020-02-11稿件编号：202002036作者简介：敖潘（1995—），男，湖北荆州人，硕士研究生。
研究方向：机器人驱动器研究与设计。
在当下的中国机器人市场，有近70%的份额被瑞典ABB 、日本FUNAC 、德国KUKA 、日本安川4家企业占据，特别是在负重机器人领域，而轻量型工业机器人却是一个充满机会的新发展领域[1]。
采用无框电机组成的机器人关节模组可以极大地减小机器人本体的体积，并能适配需求体积小、重量轻、结构紧凑等高效率的、灵活的工作场景。
从结构上看，无框力矩电机由密封的定子外环和永磁体转子组成，适配工作环境时由客户提供固定定子外环的外壳，转子则直接与负载转轴嵌合。
目前无框电机的代表性产品包括美国科尔摩根的TBM 无框力矩电机、Parker 公司的K 系列无框伺服电机、Aerotech 公司的S-series 高性能无框力矩电机等[2]。
文中基于某公司推出的FDM6021-4803型号无框直流无刷力矩电机进行无框力矩电机的驱动器硬件研究设计，为轻量基于DSP 的无框力矩电机驱动器硬件电路设计敖潘，潘松峰（青岛大学自动化学院，山东青岛266071）摘要：针对FDM6021-4803型号的无框电机进行驱动器的硬件电路设计。
以TMS320F28335芯片为控制核心，通过搭建DSP 外围控制电路，设计多电源匹配电路、PWM 驱动电路、MOSFET 逆变桥电路、电流检测电路、位置反馈电路和保护电路等模块，实现一类无框交流伺服电机的实用驱动功能。
详细阐述了各个电路模块的元器件参数和选型，通过硬件平台eEEP1000N 电力电子实验装置进行实验调试，基于SVPWM 调制技术控制电机电枢电流的同时，使用CSpacewatch 上位机软件观测电机运行状态，验证表明此驱动器控制电机运行可靠且具有较高的性能指标和抗干扰能力。
第五章 DSP系统设计
随着大规模集成芯片和可编程逻辑芯片的发展，使硬
件原理设计的难度得以降低，但它依然是DSP系统集成 中关键的一步。原理图设计的成功与否是DSP系统能否
正常工作的最重要的一个因素。
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第五章
DSP系统设计
5.1 系统设计— DSP系统硬件设计
第四步：PCB设计
PCB图的设计要求DSP系统的设计人员既要熟悉系
流之间留有一定余量，因为峰值电流会更大，余量至少
是20％。 现有的电源模块分AC/DC型和DC/DC型。DSP设计中常用 DC/DC型。 DC/DC型中又分开关型和线性低压降型(LDO)。开关型效
率高，但体积大、纹波大。线性LDO型体积小巧，但效率
低，其效率相当于输出电压和输入电压之比，例如5V转 1．8V的效率仅32%，只适用于电流较小的场合。
的电流消耗。 以AD6P21060／ADSP 21062为例，其进行FFT运算时，需 要的电源电流最大，这一峰值电流约是700 mA，但这是 在最“坏”情况下，真正的电流消耗比这小很多。
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第五章
DSP系统设计
5.2 电路设计— 电源设计
因此在设计电源时，必须考虑在电源电流和实际需用电
出现问题时，一般采用修改软件的方法，如果软件修改
无法解决问题，则必须调整硬件，这时问题就严重了。
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第五章
DSP系统设计
5.2 电路设计— 电源设计
DSP使用的电源是数字电源，这些电源必须满足一定要 求，一般要求纹波不超过10％；还应准确估算出DSP及
其外围器件的功耗。DSP数据手册给出了各种情况下DSP
电路设计时有必要采用多层印刷板，一般建议其中 一层是地层。优点：减少干扰；布线时省去了大量 器件管脚接地的工作量。注意：现在DSP等元件广泛 采用表贴封装，在器件布线时，将尽可能多的网络
DSP试验完整系统硬件设计
DSP试验完整系统硬件设计确定硬件设计方案，器件选择，原理图设计，PCB板设计，硬件调试1，最小系统设计就是满足DSP运行的最小硬件组成：通常采用低电压设计，双电源供电，即内核电源CVDD（为芯片的内部逻辑提供电压，CPU,时钟电路，所有外设逻辑，1.6V，与3.3相比，课大大降低芯片功耗）和I/O电源DVDD（3.3V，直接与外部低电压器件进行接口，不需要额外的电平转换电路）。
电压转换电路：使用LDO稳压器（5V-3.3V），使用齐纳二极管低成本系统，使用整流二极管，使用开关稳压管，电压比较器，等等。
书上介绍的有MAX748A（5转3.3），TPS7301（5转1.6V），TPS767D301来实现双电源（5转3.3和5转1.6都有）。
咱们系统中应用的是TLV1117来实现电压转换，这是为什么？5V供电外接电解电容和电容用意何在，5V的电通过电阻给电解电容进行充电，电容两端的电会由0V慢慢的升到4V左右（此时间很短一般小于0.3秒），我觉得应该是为了稳压吧，让输入电压稳定在5V。
74LVC04是一个反相器，A为输入,Y为输出，EXT_RESET为1A输入，P4的一个引脚输出口。
EXT_RESET复位信号也送入CPLD（XC9536XL有DSPRST引脚，接主芯片的91），作为系统的复位信号之一。
EXT_RESET反相后，作为SMR接入TL16C550C 异步通信芯片的MR（主复位（高电平有效），清除最ACE 寄存器和置位各种电平的输出信号），也就是说在复位有效时，是不能进行异步串口通信的，这一点说明了复位信号不可屏蔽，在任何时候都能对系统进行复位。
TCK测试时钟输入引脚，TDI测试数据输入信号，TDO测试数据输出信号，TMS测试方式选择信号，TRST测试复位信号，EMU0仿真器中断0引脚，EMU1仿真器中断1引脚/关闭所有输出引脚。
TRST为高事，改引脚作为仿真系统的中断信号，。
为低时，所有输出设置为高阻状态。
什么是数字信号处理器(DSP)如何设计一个简单的DSP电路
什么是数字信号处理器（DSP）如何设计一个简单的DSP电路数字信号处理器（DSP）是一种专门用于处理数字信号的集成电路。
DSP可以对数字信号进行滤波、采样、压缩、降噪等处理，广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学影像等领域。
本文将介绍数字信号处理器的基本原理和设计一个简单的DSP电路的步骤。
一、数字信号处理器（DSP）的基本原理数字信号处理器（DSP）是一种专门设计用于执行数字信号处理任务的微处理器。
与通用微处理器相比，DSP的设计更加专注于数字信号处理和算法运算能力。
其主要特点包括：1. 高性能和低功耗：DSP采用了高性能的算法执行引擎和专用的数据通路结构，以实现高效的信号处理和低功耗运行。
2. 并行性和高密度：DSP通常拥有多个算术逻辑单元（ALU）和多路访问存储器（RAM），能够并行处理多个数据流，提高处理速度和效率。
3. 特定接口和指令集：DSP通常具有专门的接口和指令集，以适应数字信号处理算法的需要，如乘积累加、快速傅里叶变换等。
4. 可编程性和灵活性：DSP具备一定的可编程性，可以通过修改指令序列或参数配置，适应不同的应用需求，并能够方便地进行算法的更新和升级。
5. 软件开发支持：DSP通常有配套的开发环境和软件库，支持算法开发、调试和优化，简化开发流程。
二、设计一个简单的DSP电路的步骤设计一个简单的DSP电路涉及到以下几个主要步骤：1. 需求分析：确定所需信号处理任务的具体要求和性能指标，如采样率、频带宽度、处理算法等。
2. 系统建模：基于需求分析结果，对系统进行建模，包括信号源、传感器、前端采集电路、信号处理电路等组成部分。
3. 算法设计：选择适合的数字信号处理算法，如滤波、变换、解调等，根据系统建模结果进行算法设计和优化。
4. DSP芯片选择：根据系统要求和算法设计结果，选择合适的DSP 芯片，考虑性能、功耗、接口等因素，以及DSP芯片的开发和调试支持。
5. 电路设计：设计DSP电路的硬件部分，包括时钟、存储器、接口电路等，使用原理图和PCB布局工具进行设计。
DSP课程设计报告
DSP课程设计报告摘要本次课程设计介绍了数字信号处理的最小系统的整个设计过程，该最小系统的硬件由主控芯片TWS320VC5402、电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG 接口、外部存储器构成。
DSP 芯片是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件，其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。
再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式，而且具有可编程性。
所以本次课程设计的过程是ADC0809完成数据的采样及A/D转换后,数字信号通过TMS320VC5402处理后,由DAC0832完成D/A转换并输出;外部存储器采用通用EPROM, TMS320VC5402采用8位并行EPROM引导方式;并加入了标准的14针JTAG 接口,便于系统的调试与仿真。
AbstractThe course design introduces the smallest system of DSP and its design process. The smallest system consists of main control chip that is TMS320VC5402, power circuit, clock circuit, reset circuit, JTAG interface circuit and external memory constitute.The chip of DSP is a unique microprocessor which is mainly dealing with digital signal, so it transforms analog signal to digital signal including 0 and 1. And then chip modifies, deletes and strengths digital signal that it can be transformed into analog signal through other chips. The chip of DSP can be programmed. Next, the process is following. The chip deals with digital signal after ADC0809 chip finishes data collection and transformation, and DAC0832 transforms digital signal to analog signal and outputs the analog signal. The external memory adopts EPROM. In order to debug and simulate , it adds the standard JTAG interface of 14 pins.1绪论在近20 多年时间里，DSP 芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域。
基于DSP28355的简易信号源硬件设计
图2核心板电路原理图
2.3.2 D/A方案选择和电路设计
D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟量的器件。DAC主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源（或恒流源）组成。主要特性指标包括：分辨率、线性度、转换精度、转换速度。在本系统中，主要关心两个问题，首先就是D/A的分辨率，其次就是采用串行还是并行的D/A。其中分辨率主要取决于芯片的位数，如N位D/A转换器，其分辨率为1/(2^N-1)，位数越高，分辨率就越高，转换就更精确。这里有两种方案，用表格的形式做了一个简单的比较，如下表3所示:
因此在本系统中，决定选用TI公司的一款TMS320C28X系列浮点DSP控制器TMS320F28335型数字信号处理器作为波形发生和系统控制处理芯片。28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)，12位16通道ADC。与前代DSP相比，平均性能提高50%，并与定点C28x控制器软件兼容，从而简化软件开发，缩短开发周期，降低开发成本。
引脚功能说明如下表4：
表4 TLV5638引脚说明
引脚编号
引脚名称
引脚功能
1
DIN
串行数据输入
2
SCLK
串行时钟输入
3
/CS
片选信号，低有效
4
OUTA
A通道模拟电压输出
TMS320f28335控制AD7656的硬件电路设计
TMS320f28335控制AD7656的硬件电路设计
TMS320F28335简介TMS320F28335是一款TI高性能TMS320C28x系列32位浮点DSP处理器。
TMS320F28335型数字信号处理器TI公司的一款TMS320C28X系列浮点DSP控制器。
与以往的定点DSP相比，该器件的精度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度高，数据以及程序存储量大，A/D转换更精确快速等。
TMS320F28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出（HRPWM），12位16通道ADC。
得益于其浮点运算单元，用户可快速编写控制算法而无需在处理小数操作上耗费过多的时间和精力，与前代DSP相比，平均性能提高50%，并与定点C28x控制器软件兼容，从而简化软件开发，缩短开发周期，降低开发成本。
TMS320F28335核心板电气特性TMS320F28335（SOM-TL28335核心板）工作环境
环境参数\最小值\典型值\最大值
工业级温度：0C\-\85C
工作电压：4.8V\5V\5.5V
SOM-TL28335（TMS320F28335）核心板功耗
供电电压：5V
输入电流：292mA
额定功率：1.46W
TL28335-EVM开发板功耗
供电电压：5V
最大输入电流：400mA
最大功率：2W。
DSP实现方案及设计流程
第1章 概述
在利用FPGA进行DSP系统的开发应用上，已有了 全新的设计工具和设计流程。DSP Builder就是Altera公 司推出的一个面向DSP开发的系统级工具。它是作为 MATLAB的一个Simulink工具箱(ToolBox)出现的。 MATLAB是功能强大的数学分析工具，广泛应用于科 学计算和工程计算，可以进行复杂的数字信号处理系 统的建模、参数估计、性能分析。Simulink是 MATLAB的一个组成部分，用于图形化建模仿真。
第1章 概述
为了满足DSP技术领域 中的各种需求以及顺应 DSP市场的发展，DSP应用系统的实现方式和目标器件 的品种类型、结构特点乃至开发技术本身都经历着不 断的改善和变革。
1.1.1 常用DSP应用器件及其性能特点 如前所述，DSP作为数字信号的算法的实现方案
有多种，对于不同的应用领域、适用范围和指标要求， 可以选用不同的解决方案和DSP系统的实现器件。目 前，为了完成DSP的开发与应用，可选的目标器件有 如下4类：
第1章 概述
在过去很长一段时间，DSP处理器(如TI的 TMS320系列)是DSP应用系统核心器件的惟一选择。尽 管DSP处理器具有通过软件设计能适用于实现不同功 能的灵活性，但面对当今迅速变化的DSP应用市场， 特别是面对现代通信技术的发展，DSP处理器早已显 得力不从心。例如其硬件结构的不可变性导致了其总 线的不可改变性，而固定的数据总线宽度，已成为 DSP处理器一个难以突破的瓶颈。DSP处理器的这种固 定的硬件结构特别不适合于当前许多要求能进行结构 特性随时变更的应用场合，即所谓面向用户型的DSP 系统，或者说是用户可定制型，或可重配置型的DSP 应用系统(Customized DSP或Reconfigurable DSP 等)，
DSP与智能化系统------第8章 dsp硬件设计基础
二、DSP系统的设计思路
输
输
入 抗混
DSP
平滑 出
叠滤 A/D 芯片 D/A 滤波
波器
器
典型的DSP系统
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1.总体方案设计
DSP应用
DSP系统设计前：
定义系统性能指标
•明确设计任务 •给出设计任务书
选择DSP芯片
功能描述准确
软件编程
硬件设计
功能描述清楚 描述的方式
软件调试
硬件调试
人工语言
系统集成
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器件的选型原则 4
逻辑控制
先 确 定 所 用 器 件 ， 如 PLD 、 EPLD或FPGA；
再根据自己的特长和公司芯片 的特点决定采用哪家公司的哪一 系列产品；
最 后 根 据 DSP 芯 片 的 频 率 决 定 芯片的工作频率，并以此来确定 使用的芯片。
30
器件的选型原则 5
通信接口
根据与其他系 统通信的速率 决定采用的通 信方式： 串口 并口 总线
INTEL&AD 的新DSP CORE 15
选择芯片考虑的因素
1．DSP芯片的运算速度 MAC时间：一次乘法和一次加法的时间。大部分 DSP芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和一次 加法操作。 FFT执行时间：运行一个N点FFT程序所需时间。 由于FFT运算在数字信号处理中很有代表性，因此 FFT运算时间常作为衡量DSP芯片运算能力的一个指 标。 MIPS：每秒执行百万条指令。 MOPS：每秒执行百万次操作。 MFLOPS：每秒执行百万次浮点操作。 BOPS：每秒执行十亿次操作。
Target Application (目标应用)
» Digital Cres (双核心)
如何使用数字信号处理器进行电路设计和优化
如何使用数字信号处理器进行电路设计和优化数字信号处理器（Digital Signal Processor，简称DSP）是一种专用的数字信号处理芯片，广泛应用于电子电路的设计和优化。
本文将介绍如何使用DSP进行电路设计和优化，以提高电路的性能和效率。
一、DSP在电路设计中的应用1. 数字信号处理算法的开发：通过DSP可以实现各种数字信号处理算法，如滤波、快速傅里叶变换（FFT）、数字调制解调等。
这些算法可以在电路设计中应用于信号处理、通信、音频处理等方面。
2. 数字控制系统设计：DSP可以用于设计数字控制系统，实现对电路的精确控制。
例如，通过DSP可以设计电机驱动器、机器人控制系统等，提高电路的控制性能和稳定性。
3. 音频处理和音效设计：借助DSP的高性能计算能力和丰富的数字信号处理算法，可以实现音乐合成、音频编解码、音效设计等应用。
这些应用广泛用于音频设备、影视制作等领域。
二、DSP电路设计的步骤1. 电路分析和需求确定：首先对待设计的电路进行全面的分析，明确电路的输入输出特性、性能要求等。
根据需求确定DSP的选择和配置。
2. DSP编程环境配置：根据所选DSP的型号和开发平台，配置相应的DSP编程环境。
常见的DSP开发工具包括CCS（Code Composer Studio）等。
3. 算法实现和优化：根据电路的特点和需求，在DSP编程环境下实现相应的数字信号处理算法。
同时，需要根据硬件平台和性能要求对算法进行优化，以提高整体的计算效率和响应速度。
4. 系统集成和测试：将DSP实现的算法与电路的硬件平台进行集成，进行系统级测试和调试。
确保DSP与其他电路模块的正常协作和性能符合设计要求。
5. 性能评估和优化：通过实际测试和性能评估，对DSP设计进行优化。
可以采用性能分析工具对DSP的运行效率和功耗进行评估，进一步提高电路的性能和效率。
三、DSP电路设计的注意事项1. DSP硬件资源的合理分配：在设计中要充分考虑DSP的计算能力和存储资源的限制，合理分配和利用硬件资源，以满足电路的计算需求。
基于DSP的双频超声波流量计硬件电路设计
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5 DSP控制及硬件电路的设计5.1 DSP控制目前市面上流行的主控制器包括：51单片机系列、DSP系列和FPGA。
在这中间：虽然51单片机有着成本低廉，体积小的优势；但因其计算能力弱，和外设较少的缺陷，无法满足本系统的需要。
FPGA又称现场可编程门阵列，其时序脉冲准确，运算速度快，在需要进行大量重复运算的工程项目中得到了广泛应用。
但FPGA以并行运算为主，并需要使用硬件描述语言（verilog 或VHDL）来实现电路设计，相比较单片机有很大不同，这造成开发难度较大，门槛较高。
DSP是近几年得到快速发展的控制器，其外设丰富，运算速度快，能满足实时性要求较高的工业现场；尤其适用于控制算法复杂，计算量大的工程项目。
综合以上分析，本文矿用光伏供电系统选择DSP芯片TMS320LF2407作为最终的控制芯片。
TMS320LF2407芯片集成度高，运算速度快，外设丰富，价格适中，作为本设计的控制器，拥有其他芯片所不具备的优势。
5.1.1 TMS320LF2407的技术参数（1）TMS320LF2407供电电压为3.3V，供电电压低，通态损耗小。
最高工作频率40MHZ，指令周期短，指令周期为25ns，能够满足较大载波频率时的计算需求，具备实时控制能力。
（2）TMS320LF2407拥有丰富的存储器资源：包括32K字程序闪存空间, 1.5K字的数据/程序随机存储器,544字的双口随机存储器和2k字的单口RAM。
除此之外，TMS320LF2407片内还集成有64K数据存储器空间以及64K程序存储器空间; 其I/O 寻址空间达64K，能有效满足使用需要; TMS320LF2407可用于扩展的外部存储器达到192K字。
（3）TMS320LF2407拥有两个事件管理器模块EV A和EVB。
每个事件管理器模块上均集成有以下资源：两个16位通用定时器（通过倍频器可以达到很高的工作频率）和8个16位PWM 波生成通道; 为检测上升下降脉冲，片上集成有3个捕获单元。
每个模块还可实现以下功能: 可编程的PWM死区控制功能，防止上下桥臂同接收触发信号，同时导通; 输出A、B、C三相对称和非对称触发信号;当接受低电平外部中断信号时，关闭PWM 通道片内光电编码器接口电路，停止发出触发信号; A/D转换功能。
（4）拥有10位模数转换器，最小转换时间为375ns,A/D转换器拥有独立和级连两种工作方式，使用事件管理器EV A、EVB 来实现触发。
（5）拥有16位串行外设接口模块（SPI），和串行通讯接口模块（SCI）（6）拥有5个外部中断资源，除复位中断外，还拥有两个电机驱动保护中断，和两个可屏蔽中断。
（7）除高性能模式外，电源管理还包括低功耗模式，在运算量小的时候，能有效降低器件的损耗。
（8）看门狗定时器模块(WDT)5.1.2 DSP控制系统的端口资源分配由于DSP片内集成有丰富的硬件资源和具备强大的数据处理能力，包括A/D转换运算，触发脉冲的计算均可由DSP完成。
只需添加相应的数据采集模块和功率驱动模块等,就可实现系统的控制功能，因而整个控制系统的外围电路相对简单，系统的抗干扰性和稳定性较高。
DSP控制框图如图5.1所示：变换器变换器KEY1KEY2KEY3图 5.1 DSP控制系统框图Fig.5.1 Diagram of DSP controlsystem独立光伏系统中采用了光伏电池组，蓄电池，交流电网3种电源供电。
当光照充足时，光伏阵列产生的电能经Boost升压电路产生400V直流电压,再经滤波环节，逆变环节与矿灯电网相连，满足负载的照明需求;电池组产生的富余电能经过双向全桥DC/DC变换器向蓄电池充电；当日照不足，矿灯用电量大于太阳能光伏阵列发电量时，蓄电池放电。
经双向全桥DC/DC变换器升压，得到400V直流电压,再经逆变器，滤波环节与井下矿灯电网相连;当日照匮乏，且蓄电池电能不足时,矿灯充电架切换为电网供电，以保障供电的可靠性。
光伏供电系统控制系统由信号采样模块，DSP信号处理模块，功率驱动模块,以及故障检测及保护模块等组成。
为实现最大功率跟踪，需采样光伏电池组的实时输出电压和输出电流,通过增量电导法控制策略，DSP产生PWM驱动信号,控制Boost电路的开通关断;采样直流母线电压、电流,根据当前的运行状态，产生PWM信号驱动DC/DC变换器，控制蓄电池的充放电。
当DSP检测到光伏电池组产生的电能小于矿灯用电网络的用电量时，通过驱动电路，将矿灯电网与交流电网相连，通过电网供电;当光伏供电系统发生故障时,DSP不再发出PWM信号,使光伏发电系统停止工作，并通过驱动电路，和继电器将电网与矿灯充电架相连为其供电;在故障解除，系统恢复正常工作后，DSP重新发出触发脉冲，使光伏系统完成供电，并切断电网与矿用灯网架的相连。
DSP的端口资源分配如表5.1所示：表5.1 DSP端口资源分配Table 5.1 Distribution for DSP ports5.2 辅助电路的设计由于TMS320LF2407内部集成有A/D转换模块，PWM脉冲生成模块，使得系统结构简化，方便了外围硬件电路的设计。
现对采样电路，驱动电路等几种外围电路进行简单的介绍。
5.2.1 采样电路的设计由于光伏阵列输出电压、电流较大，不能直接进行A/D转换，为解决这一问题，加入采样电路，使得其在有较好线性度的同时降低输出电压，电流，使之小于TMS320LF2407端口最大输入电压3.6V。
在光伏阵列中，由于输出的电压电流反映了当前光伏阵列的输出功率，随着日照的变换而不断变化。
对其进行实时采样，是实现光伏阵列最大功率跟踪控制的重要依据。
考虑到其是直流成分，采用霍尔元件对其进行测量，来实现主电路部分与控制系统的隔离。
逆变器交流侧的电压电流，和电网上的电压为交流量，出于成本考虑，采用电流、电压互感器对其进行采样。
（1）直流量的采样采样电路如图5.2所示,Jl为光伏电池组输出端口,经霍尔元件采样后与Boost电路相连,R3为2K/1W限流电阻，Dl~D4为3.3V箝位电路,限制采样电路的输出电压，以防对DSP造成损害。
本系统中所用电压霍尔型号为VSM025A，电流传感器型号是CSM025AY,器件的供应商分别为深圳赛尔通科技有限公司和西安新敏电子科技有限公司。
ADCIN00ADCIN01图5.2 直流电压、电流采样电路Fig 5.2 Sampling circuit of DC voltage and current(2)交流量的采样交流信号采样电路如图5.3所示,采集量包括逆变器输出侧电压，电流信号和电网电压信号。
选用的电流互感器原边匝数为1，副边匝数为100；电压互感器参数为:220V/5V。
为防止采样电压过高损坏DSP芯片，采样模块末端接稳压管，将电压箝位在3.3V。
交流电压图5-3 ：交流电量采集电路Fig 5.3 Sampling Circuit of AC voltage and current5.2.2电源的设计（1）供电电路的设计在控制系统中TMS320LF2407需3.3V电压供电，其余模块需要5V电源供电，故电源模块需提供两路直流供电。
为满足DSP的供电要求，采用AMS1117作为稳压芯片，为DSP提供3.3V工作电压。
采用LM1085稳压芯片为其它模块提供5V工作电压。
由于其他模块对供电电源电压质量要求不高，且LM1085转换效率高，电阻损耗小，因而在本次设计中采用非常适宜。
为滤除高次谐波对电压的影响，减小输出电压的纹波，提高电源质量，保证电压的稳定性。
在稳压芯片电源输出端口并联多个10uf 陶瓷电容，以保证电源的供电稳定性，防止电压的剧烈波动。
C4图5.4 供电电路Fig 5.4 Power supply circuit（2）电压转换电路的设计由于DSP的端口输出电压仅为3.3V，输出功率小，而其他模块端口输入高电平为5V，DSP无法实现对其他模块的驱动。
因而需要增加3.3V—5V电平转换电路，以保障其他模块的正常工作。
考虑到DSP输出信号中包含有PWW触发信号，其工作频率可达50KHz，因而所选择的电压转换电路，应具备转换速率快，电压上升时间短的特点。
本设计采用日本东芝公司的6N137高速光耦器芯片。
其转换速率达10MBit/s，电源最大输出电压5.5V，最大允许低电平电压0.8V，最大上升时间75ns，最大下降时间75ns，其中90％电压上升时间仅为1ns。
其综合性能能满足系统的要求。
6N137GND图5.5 电压转换电路Fig 5.5 Voltage Conversion Circuit5.2.3 驱动电路的设计考虑到DSP的输出电压、电流有限，驱动能力不足，无法实现对各功率管的直接触发、驱动。
因此要在DSP输出端口外加驱动电路，进行隔离的同时，实现功率放大功能,使DSP能控制功率管的开通与关断。
本系统所选用东芝公司功率驱动模块TLP250,该模块集成有一个光发射二极管和一个光探测器。
驱动模块高低电平转换时间约0.5us,能满足系统对PWM波频率的要求。
TLP250是8脚双列封装功率驱动模块，适用于IGBT、MOSFETTL，和晶闸管变流器的驱动。
本文选用TLP250作为驱动模块，其主要电气参数如下：，输入阈值电流I F（ON）=10mA ,隔离电压2500V,前向电流If=20mA，节点温度Tj=125°C，工作频率f=25KHz，输出电压V o=24~35°C，最大输出电流Io=1.5A(max)。
根据TLP250的运行特性,选取V o=15V,R1=3.3KΩ,R2=2.4KΩ。
考虑到Rg值的大小对IGBT开关速度的影响及自身的功率的损耗,取Rg= 30 Ω。
隔离驱动电路原理图如图5.6所示：u图5.6 信号隔离与驱动电路Fig5.6 Circuit of Segregation and Driving Signal5.2.4 转换开关的设计在整个系统中，存在着多种工作状态，为实现不同状态间的灵活切换，需要设计多个三相开关，将光伏电池组与DC/DC变换电路、三相逆变器桥与外部电网相连。
根据控制信号的不同，完成供电电源的切换，以确保供电可靠性和供电环保型的有机组合。
为实现这个目标，系统中添加两个转换开关模块，完成对电路开关的控制。
为实现电网和光伏逆变器之间的切换，使用交流继电器将其与矿用灯电网相连。
由于光伏电池组的输出电压为100V左右，且输出电压信号为直流电压，在主电路上添加直流继电器，实现蓄电池和逆变器之间的切换控制。
在上述两处均使用一个继电器，利用常开常闭触点，以达到控制切换的目的。
本设计采用固态继电器作为开关元件，其不仅可以对交流量动作，也可完成直流量的开通断，并且固态继电器为12V，驱动起来较为容易。