基于TMS320LF2407A的DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

基于TMS320LF2407A的DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用1引言TMS320LF2407A數(shù)字信號(hào)處理器是TI公司的一款C2000系列的浮點(diǎn)型DSP控制器,相比TMS320C54X定點(diǎn)DSP,該器件的精度高,本錢低,功耗小,性能高,外設(shè)集成度高,數(shù)據(jù)以及程序存儲(chǔ)量大,A/D轉(zhuǎn)換更精確快速等.它采用內(nèi)部3.3V供電,外部5V供電,因而功耗較低.且主頻高達(dá)40MHz,處理速度快,是需要浮點(diǎn)運(yùn)算便攜式產(chǎn)品的理想選擇.本文采用TMS320LF2407A作為主芯片設(shè)計(jì)一個(gè)DSP的應(yīng)用系統(tǒng).2硬件系統(tǒng)構(gòu)成DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括DSP芯片、電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、JATG電路。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1電源電路的設(shè)計(jì)TMS320LF2407A工作電壓分為兩局部：5V的Flash電壓和3.3V的內(nèi)部核心、I/O口電壓。此系統(tǒng)采用3.3V單電源供電，要求在3.3V電源供電時(shí)，電源的輸出電流不小于1A。同時(shí)本系統(tǒng)采用數(shù)字模擬地別離設(shè)計(jì)。電壓轉(zhuǎn)換電路，將輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V。圖1電源電路原理圖所以采用一片LT1086電源芯片。同時(shí)提供高達(dá)1.5A的輸出電流而設(shè)計(jì)，足夠TMS320LF2407A及外圍器件的使用，而且價(jià)格低廉，使用廣泛。值得注意的是TMS320LF2407A的A/D應(yīng)該采用模擬3.3V供電；它的VCCP引腳應(yīng)該用5V電源上拉或者接地，但是不能懸空。當(dāng)用5V電源上拉時(shí)，也不需要任何限流電阻接在VCCP上，因?yàn)樵撾娫磳镕lash編程提供電源；當(dāng)該引腳接GND上時(shí)，表示TMS320LF2407A不需要編程。3.2復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)采用手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位兩種功能，所以采用MAX708T作為微處理器電源監(jiān)控芯片，具有上電復(fù)位、掉電監(jiān)測(cè)、手動(dòng)復(fù)位輸入功能，200UA靜態(tài)電流；VCC=+5V，該電路在上電、掉電或電源不穩(wěn)定時(shí)產(chǎn)生一個(gè)低電平復(fù)位信號(hào)輸出、復(fù)位脈沖寬度200ms，VCC=1V時(shí)，保證/RESERT有效；當(dāng)watchdog輸入在1.6s內(nèi)未能觸發(fā)時(shí)，將產(chǎn)生低電平有效的watchdog輸出信號(hào)；1.25V門限監(jiān)測(cè)器用于掉電警告、低電池檢測(cè)和監(jiān)視+5V以外的電源；消抖動(dòng)的TTL/CMOS兼容的低電平的手動(dòng)復(fù)位輸入；用一個(gè)高電平有效的復(fù)位信號(hào)代替了watchdog定時(shí)器，當(dāng)電源低于4.40V時(shí)產(chǎn)生復(fù)位脈沖。、由于TMS320LF2407A的RS端不僅可以接受外部電路提供的復(fù)位信號(hào)，還能向外部電路輸出復(fù)位信號(hào)，為防止與MAX708T的RESET產(chǎn)生邏輯競(jìng)爭，可在MAX708T的RESET端與2407A的復(fù)位引腳RS之間連接一個(gè)電阻。圖2復(fù)位電路的設(shè)計(jì)3.3時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)TMS320LF2407A的時(shí)鐘可以采用兩種連接方式，即外部時(shí)鐘和片內(nèi)時(shí)鐘。當(dāng)采用片內(nèi)時(shí)鐘時(shí)，需要在TMS320LF2407A的XTAL1/CLKIN和XTAL2兩個(gè)引腳之間連接一個(gè)石英晶體。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，可以將時(shí)鐘信號(hào)直接接在XTAL1/CLKIN引腳上，而XTAL2 懸空，并且最好能夠在XTAL1/CLKIN引腳串聯(lián)一個(gè)10k的電阻，來保證時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定。TMS320LF2407A的最高運(yùn)行頻率為40M，所以當(dāng)使用15M外部時(shí)鐘時(shí)，可以通過片上的PLL電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘的倍頻。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，PLL還有一個(gè)鎖相環(huán)濾波電路，用于將時(shí)鐘電路的抖動(dòng)降至最低。該電路有兩個(gè)無極性的電容C1、C2和一個(gè)電阻R1組成，這個(gè)環(huán)形濾波器被連接到TMS320LF2407A的PLLF和PLLF2引腳上。此系統(tǒng)中我們采用了有源晶振，有4只引腳，是一個(gè)完整的振蕩器。有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器，信號(hào)質(zhì)量好，比擬穩(wěn)定，而且連接方式相對(duì)簡單〔主要是做好電源濾波，通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)，輸出端用一個(gè)小阻值的電阻過濾信號(hào)即可〕，不需要復(fù)雜的配置。相對(duì)于無源晶體，有源晶振的缺陷是其信號(hào)電平是固定的，需要選擇好適宜輸出電平，靈活性較差，而且價(jià)格高。無源晶體需要用DSP片內(nèi)的振蕩器，無源晶體沒有電壓的問題，信號(hào)電平是可變的，根據(jù)起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時(shí)鐘信號(hào)電壓要求的DSP，而且價(jià)格通常也較低，因此對(duì)于一般的應(yīng)用如果條件許可使用晶體，這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。3.4JTAG仿真接口電路設(shè)計(jì)TMS320LF2407A具有符合IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的片內(nèi)掃描仿真接口〔JTAG〕，該接口通過仿真器直接訪問。為了能與仿真器通信，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)板上應(yīng)有14引腳的仿真接口，其中的EMU0和EMU1信號(hào)必須通過上拉電阻連接至電源，其中上拉電阻為10K。4DSP的主要技術(shù)指標(biāo)DSP種類繁多，分類方法不一，即使在同一類DSP中，也有多種不同的型號(hào)，所以為滿足工程工程的要求，就必須要滿足DSP的主要技術(shù)指標(biāo)。4.1運(yùn)算速度MIPS〔每秒百萬指令數(shù)〕:表示DSP每秒所能處理的指令數(shù)，表示的是DSP的運(yùn)算速度，該值越大，DSP處理速度越快，運(yùn)行速度就越高。MOPS〔每秒執(zhí)行百萬操作〕：DSP通常操作除了包括CPU操作外，還包括尋址、DMA訪問數(shù)據(jù)傳輸、I/O操作等，因此需要看操作的內(nèi)容，但是一般來說，MOPS越高意味著乘積累加和運(yùn)算速度越快?？梢姡琈OPS可以對(duì)DSP芯片的整體性能進(jìn)行綜合描述。4.2運(yùn)算精度一般來說，浮點(diǎn)DSP芯片的運(yùn)算精度要高于定點(diǎn)的DSP芯片的運(yùn)算精度，但是功耗和價(jià)格也隨之上升。浮點(diǎn)DSP的速度一般比定點(diǎn)DSP處理速度低，其本錢和功耗都比定點(diǎn)DSP高，但是由于其采用了浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式，因而處理精度、動(dòng)態(tài)范圍都遠(yuǎn)高于定點(diǎn)DSP，適用于運(yùn)算復(fù)雜度高、精度要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，即使是一般的應(yīng)用，在對(duì)浮點(diǎn)DSP進(jìn)行編程時(shí)，也不必考慮數(shù)據(jù)溢出和精度不夠的問題，因而編程要比定點(diǎn)DSP方便、容易。4.3字長字長的大小是影響本錢的重要因素，因?yàn)樗苯佑绊懶酒拇笮　⒁_數(shù)以及存儲(chǔ)器的大小等。設(shè)計(jì)時(shí)在滿足性能指標(biāo)的條件下，應(yīng)盡可能選用最小的數(shù)據(jù)字的芯片。TMS320LF2407A開發(fā)工具有：標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化C/C++編譯/匯編/連接器，CCS集成開發(fā)環(huán)境，評(píng)估板和XDS510仿真器。其中CCS是一個(gè)界面友好，功能完善的集成開發(fā)平臺(tái)，具有編輯、匯編、編譯、軟硬件仿真調(diào)試的功能。5考前須知為了提高系統(tǒng)的抗干擾性，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下一些事項(xiàng)：在連接外部振蕩器時(shí)，需要注意負(fù)載電容的阻值，如果使用外部或內(nèi)部振蕩器時(shí)，把器件放在靠近引腳的地方，目的是縮短線路的長度，引線要短且粗，應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。JTAG:在EMU0/EMU1引腳使用小于10K的上拉電阻，在TRSTn引