TMS320F206外圍電路典型設(shè)計(jì)DSPTMS320F精

1、TMS320F20&卜圍電路典型設(shè)計(jì)，DSP TMS320F206A/D, D/A,存儲器擴(kuò)展1引言數(shù)字信號處理DSF芯片是一種能夠?qū)崟r(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法控 制 的微處理器，已經(jīng)在通信與信息系統(tǒng)、信號與處理、自動控制、雷達(dá)、航空航天、醫(yī)療 等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前生產(chǎn)DSF芯片的廠家主要有TI公司、AD公司、Motorola公司等。其中TI公司推出的TMS320C2X系列 是繼 TMS320c2和TMA320C5之后的一種低價(jià)格、高性能16位定點(diǎn)運(yùn)算DSPTMS320F206以下簡稱F206）是2xx系列的代表之一，性價(jià)比高，應(yīng)用廣泛，目前1引言數(shù)字信號處理DSP芯片是一種

2、能夠?qū)崟r(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法控制的微 處 理器，已經(jīng)在通信與信息系統(tǒng)、信號與處理、自動控制、雷達(dá)、航空航天、醫(yī)療等許 多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前生產(chǎn)DSF芯片的廠家主要有TI公司、AD公司、Motorola公司等。其中TI公司推 出的TMS320C2X）系列是繼TMS320C2和TMA320C5之后的一種低價(jià) 格、高 性能 16位定點(diǎn)運(yùn)算DSP TMS320F206以下簡稱F206）是2xx系列的代表 之一，性 價(jià)比 高，應(yīng)用廣泛，目前已成為高檔單片機(jī)的理想替代。F206的性能特點(diǎn)如下：指令周期可達(dá)25 ns ； 可尋址64 kB程序空間、64 kB數(shù)據(jù)空間、64 kB I/O空間

3、以及32 kB全局 存儲空 間；片內(nèi)集成有32 kB FLASH存儲器；32位算術(shù)邏輯單元、32位累加器、16位并行乘法器；（5）豐富的片內(nèi)卜設(shè)，可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)、同步串行口、異步串行口等；與IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149. 1兼容的JTAG串行邏輯掃描電路。DSP芯片外圍電路設(shè)計(jì)是用好DSP芯片最關(guān)鍵的第一步。本文以TMS320F20為 例介 紹DSP芯片前向通道、后向通道接口電路，外存存儲器擴(kuò)展等最為典型的設(shè)計(jì)思路及 方法。2 F206前向通道接口AD7677芯片是AD公司新推出的具有1 MSPS(Mega Sample Per Second) 16位模 數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片。該芯片采用開關(guān)電容

4、式逐次比較結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部自帶采樣保持器(SHA)、時(shí)鐘源、+2. 5V參考電壓、誤差修正電路、差分輸人以及并行/串行輸出接口。采用單+5V電源供電，正常工作情況下的功耗為115mV；關(guān)閉模式下的功耗僅為7 p W具有局 達(dá)94dB的優(yōu)越的動態(tài)范圍，積分非線性(INI)最大為土 0. 5 LSB,無漏碼 差分 非 線性(DNL)最大為16位。并具有3種可選工作模式： Warp/Normal/lmpulseoADC采樣的精度取決于參考電壓、布線以及正確的時(shí)序。對于其中的布線主要是指 電 源和地、參考電壓的抗干擾性能。電源和地的干擾是造成系統(tǒng)誤差的最主要原因。對于許多高性能數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，為了解決ADC

5、與放大器之間的匹配問題，AD7677還可 與AD公司的AD8021運(yùn)算放大器配對使用。AD8021是為了解決增益和帶寬性能之 間的匹配問題的一種定制補(bǔ)償放大器。DSP芯片(TMS320F20)!作于20MHZ時(shí)鐘周期。ADCX作于Warp模式，其采 樣 速度 達(dá)到1MSPS每兩次轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔不超過1 ms，否則會導(dǎo)致前一轉(zhuǎn)換結(jié)果的覆蓋丟失。正常工作狀態(tài)下，當(dāng)DSP的地址判斷位A0為高，且I/O 口空間選擇信號IS以及讀 選 擇信號RD同時(shí)為低時(shí)，A/D的片選信號CS及讀請求信號RD同時(shí)為低。即表示A/D 被選中且準(zhǔn)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。由DSP的I/O 口觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換開始信號CNVST(t1), A/

6、D的引 腳BUSY呆持高(2)，即開始數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。其工作時(shí)序如圖2所示。3 F206后向通道接口單集成芯片AD669是16位高分辨率，40 ns高速轉(zhuǎn)換的數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD669數(shù)據(jù)鎖存采用分段譯碼結(jié)構(gòu)(Segmented Decoded ArcHtecture),可減少與數(shù)碼 相關(guān)的毛刺，同時(shí)采用雙緩存鎖存結(jié)構(gòu)，避免了虛假模擬信號的產(chǎn)生。AD669內(nèi)部集 成隱埋式齊納基準(zhǔn),10. 000V基準(zhǔn)最大誤差為土 0. 2%。另外AD669具有管腳可定義單極(。10V)雙 極性( 10+10 V)輸出，并可實(shí)現(xiàn)增益及零偏調(diào)節(jié)。DSP芯片(TMS320F206I作于20 MHz時(shí)鐘周期，外掛JTAG仿真口

7、，便于實(shí)時(shí) 燒 寫、調(diào)試程序。DACI作于邊沿觸發(fā)模式，即LDAC與CS連接在一起，而L1直接接地 5兩級鎖存鏈接成主從結(jié)構(gòu)。TMS320F20與AD669接口電路框圖如圖3所示。正常工作狀態(tài)下，當(dāng)DSP的I/O 空間選擇信號IS以及寫選擇信號WE其中一個(gè) 由低 變高時(shí)，則會使D/A的LDAC-CSA生上升沿(tLOWtHIGH)，開始同時(shí)更新 兩級鎖存中 的數(shù)據(jù)。其工作時(shí)序如圖4所示。J4 F206外部數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展DSP芯片通常需要通過外部存儲器來擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲空間。F206內(nèi)部集成64 kB數(shù) 據(jù)存 儲空間，外部數(shù)據(jù)存儲器可以擴(kuò)展至32 kB空間。為了使存儲接口速度快，選用ISSI 公司的

8、高速存儲器IS61c3216,該數(shù)據(jù)存儲器為32kx16b的CMO靜態(tài)RAM其讀寫訪問時(shí)間僅為10 ns 0F206芯片的總線請求信號BR以及全局存儲器分配寄存器GREGT以把數(shù)據(jù)存儲 器擴(kuò) 展至32 kB空間。用兩塊IS61c3216,-組作為局部數(shù)據(jù)存儲器，一組作為全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲 器，地址共用8000hFFFFh其擴(kuò)展電路框圖如圖5所示。當(dāng) GREG=xxOO 時(shí)，8000hFFFFh 地址區(qū)域被配置為局部數(shù)據(jù)存儲器，此時(shí)，BR=1,RAM禁止訪問，RAM兩個(gè)使能信號打開， 選中RAM1當(dāng)GREG=xx80時(shí)，8000hFFFFh被配置為全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲器，此時(shí)，BR=0 RAMI被禁止局部數(shù)據(jù)存儲器將不能訪問。通過外部存儲器擴(kuò)展，F(xiàn)206具有64kB的局部數(shù)據(jù)存儲器空間，用來存放指令使用的 數(shù)據(jù)；32 kB的全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲器空間，用來存放與其他處理器共用的數(shù)據(jù)。5結(jié)語本文以TMS320F20為例詳細(xì)闡述了 DSP芯片前向通道、后向通道接口電路的設(shè) 計(jì)思 路及方