(精品)第7章 TMS320C55X硬件设计实例.ppt
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1、第第7章章 TMS320C55X硬件设计实硬件设计实例例7.1 DSP最小系统设计最小系统设计7.2 A/D与与D/A设计设计7.3 C55x在语音系统中的应用在语音系统中的应用7.4 手写系统的实现手写系统的实现7.5 C55x在软件无线电中的应用在软件无线电中的应用 2023/4/101东华理工大学机械与电子工程学院7.1 DSP最小系统设计最小系统设计DSPDSP最小系统就是满足最小系统就是满足最小系统就是满足最小系统就是满足DSPDSP运行的最小硬件组运行的最小硬件组运行的最小硬件组运行的最小硬件组成,任何一个成,任何一个成,任何一个成,任何一个DSPDSP硬件系统中都必须包括最小系统
2、硬件系统中都必须包括最小系统硬件系统中都必须包括最小系统硬件系统中都必须包括最小系统的各个组成部分。的各个组成部分。的各个组成部分。的各个组成部分。最小系统由以下各部分组成:最小系统由以下各部分组成:最小系统由以下各部分组成:最小系统由以下各部分组成:电源电路;电源电路;电源电路;电源电路;复位电路;复位电路;复位电路;复位电路;时钟电路;时钟电路;时钟电路;时钟电路;JTAGJTAG接口电路;接口电路;接口电路;接口电路;程序加载。程序加载。程序加载。程序加载。2023/4/102东华理工大学机械与电子工程学院7.1.1 C55x的电源设计的电源设计 C55xC55x数字信号处理器电源包括内
3、核电源和外数字信号处理器电源包括内核电源和外数字信号处理器电源包括内核电源和外数字信号处理器电源包括内核电源和外部接口电源,其外部接口电源为部接口电源,其外部接口电源为部接口电源,其外部接口电源为部接口电源,其外部接口电源为3.3V3.3V,内核则根据,内核则根据,内核则根据,内核则根据型号不同而采用了不同电压。由于型号不同而采用了不同电压。由于型号不同而采用了不同电压。由于型号不同而采用了不同电压。由于C55xC55x处理器大多处理器大多处理器大多处理器大多应用于低功耗场合,因此,电源电路的设计应注意应用于低功耗场合,因此,电源电路的设计应注意应用于低功耗场合,因此,电源电路的设计应注意应用
4、于低功耗场合,因此,电源电路的设计应注意电源的转换效率和电路的复杂程度,而高效率的电源的转换效率和电路的复杂程度,而高效率的电源的转换效率和电路的复杂程度,而高效率的电源的转换效率和电路的复杂程度,而高效率的DC-DCDC-DC转换电路则十分适合这种应用。转换电路则十分适合这种应用。转换电路则十分适合这种应用。转换电路则十分适合这种应用。TPS54110 TPS54110能够提供能够提供能够提供能够提供1.5A1.5A的连续电流输出,其的连续电流输出,其的连续电流输出,其的连续电流输出,其输出电压可调,电压输出范围覆盖输出电压可调,电压输出范围覆盖输出电压可调,电压输出范围覆盖输出电压可调,电
5、压输出范围覆盖0.90.93.3V3.3V,能,能,能,能够较好的满足够较好的满足够较好的满足够较好的满足C55xC55x处理器的供电要求,下面给出处理器的供电要求,下面给出处理器的供电要求,下面给出处理器的供电要求,下面给出采用采用采用采用TPS54110TPS54110实现实现实现实现DC-DCDC-DC转换的电路原理图。转换的电路原理图。转换的电路原理图。转换的电路原理图。2023/4/103东华理工大学机械与电子工程学院TPS54110 DC-DC转换电路转换电路 2023/4/104东华理工大学机械与电子工程学院TPS54110TPS54110并联上电顺序控制并联上电顺序控制并联上电
6、顺序控制并联上电顺序控制开关频率的计算方法:开关频率的计算方法:开关频率的计算方法:开关频率的计算方法:调整调整调整调整R1R1和和和和R2R2的阻值,的阻值,的阻值,的阻值,T T PS54110PS54110的输出电压可以调整。的输出电压可以调整。的输出电压可以调整。的输出电压可以调整。R1R1和和和和R2R2的阻值计算公式:的阻值计算公式:的阻值计算公式:的阻值计算公式:2023/4/105东华理工大学机械与电子工程学院7.1.2 复位电路设计复位电路设计 在系统上电过程中,如果电源电压还没有稳定,在系统上电过程中,如果电源电压还没有稳定,在系统上电过程中,如果电源电压还没有稳定,在系统
7、上电过程中,如果电源电压还没有稳定,这时这时这时这时DSPDSP进入工作状态可能造成不可预知的后果,甚至进入工作状态可能造成不可预知的后果,甚至进入工作状态可能造成不可预知的后果,甚至进入工作状态可能造成不可预知的后果,甚至引起硬件损坏,解决这个问题的方法是引起硬件损坏,解决这个问题的方法是引起硬件损坏,解决这个问题的方法是引起硬件损坏,解决这个问题的方法是DSPDSP在上电过程在上电过程在上电过程在上电过程 中保持复位状态,因此有必要在系统中加入上电复位中保持复位状态,因此有必要在系统中加入上电复位中保持复位状态,因此有必要在系统中加入上电复位中保持复位状态,因此有必要在系统中加入上电复位电
8、路。上电复位电路的作用是保证上电可靠,并在用电路。上电复位电路的作用是保证上电可靠,并在用电路。上电复位电路的作用是保证上电可靠,并在用电路。上电复位电路的作用是保证上电可靠,并在用户需要时实现手工复位。户需要时实现手工复位。户需要时实现手工复位。户需要时实现手工复位。下面给出采用下面给出采用下面给出采用下面给出采用MAX708SMAX708S构建的构建的构建的构建的DSPDSP复位电路,该复位电路,该复位电路,该复位电路,该复位电路可以提供低输入电压保护、复位时间延迟和复位电路可以提供低输入电压保护、复位时间延迟和复位电路可以提供低输入电压保护、复位时间延迟和复位电路可以提供低输入电压保护、
9、复位时间延迟和手工复位等功能。手工复位等功能。手工复位等功能。手工复位等功能。2023/4/106东华理工大学机械与电子工程学院复位电路复位电路 图中图中DSPRST为为DSP复位信号,复位信号,INT为为DSP低电低电压报警信号,当压报警信号,当PFI引脚电压低于引脚电压低于2.93V时,复位电路时,复位电路将向将向DSP发出低电压中断信号。发出低电压中断信号。2023/4/107东华理工大学机械与电子工程学院7.1.3 时钟电路设计时钟电路设计 C55x C55x系列系列系列系列DSPDSP内部具有锁相环电路,锁相环可以内部具有锁相环电路,锁相环可以内部具有锁相环电路,锁相环可以内部具有锁
10、相环电路,锁相环可以对输入时钟信号进行倍频和分频,并将所产生的信号对输入时钟信号进行倍频和分频,并将所产生的信号对输入时钟信号进行倍频和分频,并将所产生的信号对输入时钟信号进行倍频和分频,并将所产生的信号作为作为作为作为DSPDSP的工作时钟。的工作时钟。的工作时钟。的工作时钟。C55xC55x的时钟输入信号可以采用的时钟输入信号可以采用的时钟输入信号可以采用的时钟输入信号可以采用两种方式产生:第一种是采用外部晶体,利用内部振两种方式产生:第一种是采用外部晶体,利用内部振两种方式产生:第一种是采用外部晶体,利用内部振两种方式产生:第一种是采用外部晶体,利用内部振荡器产生时钟信号,图荡器产生时钟
11、信号,图荡器产生时钟信号,图荡器产生时钟信号,图7-47-4给出了采用内部振荡器的原给出了采用内部振荡器的原给出了采用内部振荡器的原给出了采用内部振荡器的原理图;第二种时钟输入方式是从理图;第二种时钟输入方式是从理图;第二种时钟输入方式是从理图;第二种时钟输入方式是从X2/CLKINX2/CLKIN引脚输入引脚输入引脚输入引脚输入时钟信号,采用这种方式时钟信号,采用这种方式时钟信号,采用这种方式时钟信号,采用这种方式X1X1引脚必须悬空,不接任何引脚必须悬空,不接任何引脚必须悬空,不接任何引脚必须悬空,不接任何信号。注意当信号。注意当信号。注意当信号。注意当DSPDSP采用的是模拟锁相环时,必
12、须保证采用的是模拟锁相环时,必须保证采用的是模拟锁相环时,必须保证采用的是模拟锁相环时,必须保证输入时钟信号的信号过冲不能超过数据手册所给出的输入时钟信号的信号过冲不能超过数据手册所给出的输入时钟信号的信号过冲不能超过数据手册所给出的输入时钟信号的信号过冲不能超过数据手册所给出的范围,否则锁相环将可能运行不正常,通过在线路中范围,否则锁相环将可能运行不正常,通过在线路中范围,否则锁相环将可能运行不正常,通过在线路中范围,否则锁相环将可能运行不正常,通过在线路中串联电阻可以防止信号过冲。串联电阻可以防止信号过冲。串联电阻可以防止信号过冲。串联电阻可以防止信号过冲。2023/4/108东华理工大学
13、机械与电子工程学院用外部晶体和内部振荡器产生用外部晶体和内部振荡器产生用外部晶体和内部振荡器产生用外部晶体和内部振荡器产生输入时钟输入时钟输入时钟输入时钟2023/4/109东华理工大学机械与电子工程学院JTAG接口电路接口电路7.1.4 JTAG接口电路设计2023/4/1010东华理工大学机械与电子工程学院7.1.5 程序加载设计C5000C5000系列系列系列系列DSPDSP为方便用户使用提供了多种加载为方便用户使用提供了多种加载为方便用户使用提供了多种加载为方便用户使用提供了多种加载方式,以方式,以方式,以方式,以TMS320VC5510TMS320VC5510为例,为例,为例,为例,
14、TMS320VC5510TMS320VC5510有有有有增强主机接口(增强主机接口(增强主机接口(增强主机接口(EHPIEHPI)加载方式;)加载方式;)加载方式;)加载方式;并行外部存储器接口(并行外部存储器接口(并行外部存储器接口(并行外部存储器接口(EMIFEMIF)加载方式;)加载方式;)加载方式;)加载方式;标准串口加载方式;标准串口加载方式;标准串口加载方式;标准串口加载方式;支持外围设备接口(支持外围设备接口(支持外围设备接口(支持外围设备接口(SPISPI)加载方式等。)加载方式等。)加载方式等。)加载方式等。加载方式可以通过预置通用加载方式可以通过预置通用加载方式可以通过预置
15、通用加载方式可以通过预置通用I/OI/O引脚的高低电平引脚的高低电平引脚的高低电平引脚的高低电平来选择,在表来选择,在表来选择,在表来选择,在表7-17-1中给出了具体的说明。中给出了具体的说明。中给出了具体的说明。中给出了具体的说明。2023/4/1011东华理工大学机械与电子工程学院TMS320VC5510加载方式加载方式BOOTM3:0加加 载载 方方 式式0000或或1000不加载不加载00100111保留保留0001SPI加载(支持加载(支持24 位地址的位地址的SPI EEROM)1001SPI加载(支持加载(支持18位地址的位地址的SPI EEROM)1010EMIF加载(加载(
16、8 位宽外部异步寄存器)位宽外部异步寄存器)1011EMIF加载(加载(16 位宽外部异步寄存器)位宽外部异步寄存器)1100EMIF加载(加载(32 位宽外部异步寄存器)位宽外部异步寄存器)1101EHPI加载加载1110标准串口加载(标准串口加载(McBSP0口,口,16 位字宽)位字宽)1111标准串口加载(标准串口加载(McBSP0口,口,8 位字宽)位字宽)2023/4/1012东华理工大学机械与电子工程学院加载模式分类:加载模式分类:加载模式分类:加载模式分类:DSPDSP控制控制控制控制的加载模式的加载模式的加载模式的加载模式 外部主机控制外部主机控制外部主机控制外部主机控制的加
17、载模式。的加载模式。的加载模式。的加载模式。并行外部寄存器(并行外部寄存器(并行外部寄存器(并行外部寄存器(EMIFEMIF)加载、标准串口加载,)加载、标准串口加载,)加载、标准串口加载,)加载、标准串口加载,以及以及以及以及串行外设接口(串行外设接口(串行外设接口(串行外设接口(SPISPI)加载都是由加载都是由加载都是由加载都是由DSPDSP控制的加载控制的加载控制的加载控制的加载模式。在此类加载模式下,下载程序之前先要生成一模式。在此类加载模式下,下载程序之前先要生成一模式。在此类加载模式下,下载程序之前先要生成一模式。在此类加载模式下,下载程序之前先要生成一张载入表。载入表除了携带有
18、代码段和数据段信息外,张载入表。载入表除了携带有代码段和数据段信息外,张载入表。载入表除了携带有代码段和数据段信息外,张载入表。载入表除了携带有代码段和数据段信息外,还有向还有向还有向还有向DSPDSP下载程序的入口点地址、寄存器配置信息下载程序的入口点地址、寄存器配置信息下载程序的入口点地址、寄存器配置信息下载程序的入口点地址、寄存器配置信息和可编程延迟信息,应用这些信息来配置和可编程延迟信息,应用这些信息来配置和可编程延迟信息,应用这些信息来配置和可编程延迟信息,应用这些信息来配置DSPDSP以完成以完成以完成以完成下载过程。图中给出了载入表的结构。下载过程。图中给出了载入表的结构。下载过
19、程。图中给出了载入表的结构。下载过程。图中给出了载入表的结构。2023/4/1013东华理工大学机械与电子工程学院SPI(Serial Peripheral Interface)总线总线SPISPI总线是总线是总线是总线是MotorolaMotorola公司提出的一个公司提出的一个公司提出的一个公司提出的一个同步串行同步串行同步串行同步串行外设接口外设接口外设接口外设接口,允许允许允许允许MCUMCU与各种外围器件以串行方式进与各种外围器件以串行方式进与各种外围器件以串行方式进与各种外围器件以串行方式进行通信、数据交换。行通信、数据交换。行通信、数据交换。行通信、数据交换。SPISPI可以同时
20、发出和接收串行数可以同时发出和接收串行数可以同时发出和接收串行数可以同时发出和接收串行数据据据据,它只需它只需它只需它只需4 4条线就可以完成条线就可以完成条线就可以完成条线就可以完成MCUMCU与各种外围器件的与各种外围器件的与各种外围器件的与各种外围器件的通信。一般使用的通信。一般使用的通信。一般使用的通信。一般使用的4 4条线为:串行时钟线条线为:串行时钟线条线为:串行时钟线条线为:串行时钟线SCKSCK、主、主、主、主机输入机输入机输入机输入/从机输出数据线从机输出数据线从机输出数据线从机输出数据线MISOMISO、主机输出、主机输出、主机输出、主机输出/从机输入从机输入从机输入从机输
21、入数据线数据线数据线数据线MOSIMOSI和低电平有效的从机选择线和低电平有效的从机选择线和低电平有效的从机选择线和低电平有效的从机选择线SSELSSEL。这。这。这。这些外围器件可以是简单的些外围器件可以是简单的些外围器件可以是简单的些外围器件可以是简单的TTLTTL移位寄存器、复杂的移位寄存器、复杂的移位寄存器、复杂的移位寄存器、复杂的LCDLCD显示驱动器、显示驱动器、显示驱动器、显示驱动器、FlashFlash、RAMRAM、A/DA/D转换器、网转换器、网转换器、网转换器、网络控制器及其他络控制器及其他络控制器及其他络控制器及其他MCUMCU等。等。等。等。2023/4/1014东华
22、理工大学机械与电子工程学院载入表的结构载入表的结构载入表的结构载入表的结构 2023/4/1015东华理工大学机械与电子工程学院 载入表可通过载入表可通过载入表可通过载入表可通过COFFCOFF文件文件文件文件/十六进制文件专用转换十六进制文件专用转换十六进制文件专用转换十六进制文件专用转换工具工具工具工具HEX55.EXEHEX55.EXE生成,该转换工具在生成,该转换工具在生成,该转换工具在生成,该转换工具在CCSCCS安装目录安装目录安装目录安装目录/C5500/cgtools/bin/C5500/cgtools/bin目录下。目录下。目录下。目录下。HEX55HEX55可在命令提示符可
23、在命令提示符可在命令提示符可在命令提示符环境下运行该命令,举例如下:环境下运行该命令,举例如下:环境下运行该命令,举例如下:环境下运行该命令,举例如下:hex55 firmware.cmd map firmware.map 这是调用这是调用HEX55转换工具的例子,其中转换工具的例子,其中firmware.cmd为命令文件,为命令文件,-map firmware.map为命为命令行选项,即生成令行选项,即生成map文件文件firmware.map。2023/4/1016东华理工大学机械与电子工程学院 命令文件包含生成下载表的各种信息,下面给出命令文件包含生成下载表的各种信息,下面给出命令文件包
24、含生成下载表的各种信息,下面给出命令文件包含生成下载表的各种信息,下面给出的就是命令文件的例子:的就是命令文件的例子:的就是命令文件的例子:的就是命令文件的例子:boot;boot;创建一个下载表创建一个下载表创建一个下载表创建一个下载表v5510:2;v5510:2;DSPDSP型号:型号:型号:型号:TMS320VC5510,TMS320VC5510,版本号版本号版本号版本号2 2serial8;serial8;8 8位标准串口载入模式位标准串口载入模式位标准串口载入模式位标准串口载入模式 reg_configreg_config 0 x1c00,0 x2180;0 x1c00,0 x21
25、80;向地址为向地址为向地址为向地址为0 x1c000 x1c00的的的的外设寄存器写入数值外设寄存器写入数值外设寄存器写入数值外设寄存器写入数值0 x21800 x2180delay 0 x100;delay 0 x100;延迟延迟延迟延迟256256个个个个CPUCPU时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期i;i;输出数据格式为输出数据格式为输出数据格式为输出数据格式为IntelIntel格式格式格式格式o o my_app.iomy_app.io;输出文件名输出文件名输出文件名输出文件名my_app.outmy_app.out;输入文件名输入文件名输入文件名输入文件名2023/4/1017东华
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