dsp最小系统.pdf

2．2 DSP 最小系统 要使 DSP 系统能够正常工作，需要具备一些基本结构：DSP、电源、RAM、时钟源（晶 振） 通常把由这些基本器件构成的可以工作的 DSP 系统称为 DSP 最小系统 限于书本幅面的原因，为了清晰的表示电路结构，把下图中的 DSP 周边电路部分分成 图中的 A1、A2、A3、A4 四个部分，接下来将分别介绍这 4 个部分 图 2.2.1 DSP 周边电路原理图 A1 部分: 如下图所示，A1 部分 DSP 引脚的分布情况比较整齐规范，首先是大量的电源引脚，包 括 VDD、VDDIO（DSP 的内核电源和输入输出电源，这是两类主要的电源） ，以及 AD 转 换器部分的电源和 AD 转换器的 16 路输入引脚此外该部分还有： 1． 去耦电容（分布在板上的各个主要芯片附近，用于降低干扰杂波的影响，还有电源与地 之间的滤波电容，其作用也基本类似） 2． 输出端口：GPIO 端口通过限流电阻与 LED 连接至电源端，通过控制 GPIO 引脚的高低 电平状态可以点亮或熄灭 LED用这种方式可以简单的实现基本输出功能这也是学习 过程中的一种常用调试手段 图 2.2.2 DSP 周边电路原理图 A1 部分 A2 部分: 图 2.2.3 DSP 周边电路原理图 A2 部分 A2 部分的 DSP 引脚也比较完整，主要包括 DSP 的 16 条数据线 XD0－XD15、19 条地 址线 XA0－XA18，以及 DSP 的读写信号线等控制线。

需要特别指出：该部分还包括 XMP/MC 引脚跳线，通过电路图可以看出通过 JP-JP3 跳 线可以控制 XMP/MC 引脚的高低电平如前所述，上电复位时，该引脚为高电平时为 MP 状态，也就是通常的调试状态；如果上电复位时该引脚为低电平，则为 MC 状态，DSP 从 内部 FLASH 存储器引导加载，这是调试完成后的运行状态 A3 部分: 图 2.2.4 DSP 周边电路原理图 A3 部分 A3 部分的 DSP 引脚包括以下内容： 1． 电源地，这些 VSS 引脚分布在 DSP 芯片四周的引脚中，这里我们集中表示在 A3 部分 2． 晶振，为 DSP 芯片提供时钟源，这里选择 30MHz 晶振，通过 DSP 内部 PLL 电路的控 制，DSP2812 最高可以工作在 150MHz 的频率下，因此可以达到很高的运算速度 3． JTAG 接口，这是 DSP 的调试接口 4． GPIOF14，这里固定连接在高电平，确定使能内部 PLL 电路也可以连接输出器件或使 用 GPIO 功能 A4 部分: A4 部分归纳了 DSP 的几乎所有的 GPIO 端口，需要注意的是：DSP2812 的所有端口都 是多功能复用的，DSP 的各种片上外设的功能都是通过这些功能复用的 IO 引脚来实现。

在演示验证板上，该部分 GPIOA 口中 GPIOA0－GPIOA7 引出，连接 DIP-8 开关，其 目的是通过通/断 DIP 开关，可以给 GPIOA0－GPIOA7 加载高/低电平，即相当于从 GPIO 端口输入开关量信号这也是一种简单的信息输入方式 此外， 该部分的 GPIOB0－GPIOB3 也引出， 其功能是在 A1 部分中用于点亮/熄灭 LED 最后，该部分还引出来 DA 转换器控制线、SPI、SCI 信号线 图 2.2.5 DSP 周边电路原理图 A4 部分 电源及复位部分： 图 2.2.6 复位电路 对于 DSP 系统，可靠的系统复位非常重要，上图是该板的复位电路，可以看出它是典 型的复位电路，读者很可能在学习 51 单片机时就熟悉该电路了，通过电阻、电容和手动复 位开关，可以在上电和按压开关时产生复位脉冲 图 2.2.7 DSP 的电源电路 传统的 51 单片机通常采用 5V 供电， 与单片机配合的外围电路也是使用 5V 电源供电和 工作，也就是通常的 TTL 电平逻辑而 DSP2812 的供电电压是 3.3V－1.8V近年来的新型 器件为满足低能耗要求而大量采用低电压供电， 所以 3.3V 的 IO 电压基本已成事实标准， 对 于 DSP2812，更进一步采用 1.8V 内核供电。

低供电电压对电源提出更高要求，所以 DSP 在 电路设计上常采用集成化的电源芯片供电演示验证板采用了 TI 公司的 TPS767D318 电源 芯片，可同时提供 3.3V 和 1.8V 电源供 DSP 芯片使用 TPS767D318 电源芯片是 TI 专门针对 DSP 应用而设计的具有响应快、失调电压小、 单电源供电、双电压输出、静态电流极小、内部含有过热保护电路，具有两个可延时 200ms 的上电复位引脚TPS767D318 的两路输出电压为 3.3V 和 1.8V，最大输出电流 1A具体电 路如上图所示 SRAM 部分： 图 2.2.8 DSP 的 RAM DSP2812 内部含有 18KSARAM，能够满足一般的应用需求但为了便于调试程序和存 储更多数据，通常需要扩展外部存储器演示验证板采用 IS61LV6416 扩展 64K×16 位外部 存储空间 IS61LV6416是CMOS工艺的64K×16位静态RAM芯片，常用的是44引脚表贴封装形式， 工作温度范围为该芯片采用3.3V供电，低功耗，其输入输出电平与TTL 电平兼容，具有三态输出能力，且具有高速的读写访问时间8ns-12ns。

CC°+°−8540— 电路连接关系如上图所示片选/CS信号与XINTF的6区及7区片选/XZCS6AND7连接， /OE信号和/WE信号与DSP的读/写信号相连， 控制存储器的读和写； /BLE和/BHE为存储器IO 的低位字节和高位字节控制信号， 两者接地表示采用16位方式； 此外16位地址线和16位数据 线正常连接 JTAG 部分： DSP2812 支持 JTAG 边界扫描调试方式， 该方式可以对程序进行调试， 并支持 DSP 的 Flash 存储器烧写这种方式给 DSP 的电路设计和调试带来了极大的方便 JTAG 调试接口的设计很简单，只需遵照规范连接即可，联接方式如下图所示需要注 意的是：JTAG 调试接口的物理硬件设备通常采用 14PIN 双列插座，为防治反插导致电源短 接损坏，在 6 脚处插针应去掉，对应仿真调试器插头的 6 脚处应堵死，以防止误插 图 2.2.9 DSP 的 JTAG 以上各部分共同构成了 DSP 的最小系统， 实际上制作并连接好这些部分， 就可以使 DSP 的物理硬件系统运行起来，并可以完成基本的功能和任务通常在 DSP 硬件电路设计制作 和调试过程中，也可以先完成最小系统部分的焊接和调试，以确定系统基本功能完好，再接 下来做进一步工作。

2．3 扩展功能 前面介绍了 DSP 最小系统部分在 HIT-F2812-V1.0 演示验证板上还扩展了其它常用功 能，通过这些扩展功能，该演示板可以完成很多控制任务 AD 部分： DSP2812 内部含有高速 AD 转换器， 该转换器有 2 个采样保持器， 每个采样保持器配合 8 路多路开关，组成 2×8 的 16 路 AD 转换器因此，该板的 AD 部分仅采用片内设备完成， 并把相应的芯片引脚引出具体连接如下图所示 图 2.3.1 DSP 的 AD 引脚连接 DA 部分： 控制电路需要提供控制量输出， 而电压信号经常被用作控制量 因此演示验证板扩展了 4路12位模拟电压输出DA部分核心采用BURR-BROWN公司的DAC7625DAC7625 是4 路12 位双缓冲电压输出的数模转换器件，可以把4路地址内装载的输出量（4路各12位）在 同一时间从数字信号转化为模拟信号DAC7625功耗低，只有20mW可进行单极性或双极 性操作，具有内部寄存器数据回读功能，双缓冲数据输入逻辑可以采用＋5V单电源供电 或者＋5V和－5V双电源供电建立时间短，10µs可以达到0.012％ 此外，DA部分电源采用了AD580提供＋2.5V基准电源，采用ICL7660提供－2.5V基准电 源，并采用两者作为DAC7625的参考电源。

在DA输出部分采用LM324运算放大器，增加DA 的输出范围和驱动能力 连接方式如下图所示DA复位信号取自系统电源部分复位信号DARESET，DA芯片的 /LDAC及/CS连接于GPIOB6和GPIOB4，通过XA0/XA1选择输出最后，经过运算放大器和 CON5接插件输出4路模拟电压信号Aout/Bout/Cout/Dout 图 2.3.2 DSP 的 DA 部分电路原理图 RS485 接口部分： 该板提供了标准 RS485 串行接口，该接口在工业设备中广泛应用接口芯片采用了 MAX485EPA，从而使系统具有标准输出能力电路连接形式如下图所示 图 2.3.3 DSP 的 RS485 部分电路原理图 SPI 接口部分： 最后，该板还引出了 SPI 接口，SPI 接口设备应用越来越广泛，如 SPI 接口 AD/DA 转 换器、SPI 接口 EEPROM、SPI 接口实时时钟等，因此扩展 SPI 接口会提高设备的通用性 该板通过 CON5 端子连接 4 条 SPI 传输控制引脚，支持 SPI 通信 图 2.3.4 DSP 的 SPI 部分引脚连接 2．4 PCB 板设计 电子学系统经过原理图阶段完成规划和设计，通过绘制 PCB 图（印刷电路板图）完成 系统的最终设计。

PCB 图的绘制需要根据电子学原理细致规划和布线，对于各元器件的摆 放、走线、抗干扰等问题需要认真权衡和考虑 HIT-F2812-V1.0 板的 PCB 图如下所示，通过这些图片，读者可以了解该板的布局、走 线的具体形式 图 2.4.1 HIT-F2812-V1.0 板 PCB 图 上图为 PCB 板总图，该图看起来较复杂，下面看单面图，首先看正面图（TOP） 图 2.4.2 HIT-F2812-V1.0 板顶层 PCB 图（TOP） 然后去掉丝印层，元器件的摆放和走线会看的更清晰 图 2.4.3 HIT-F2812-V1.0 板顶层 PCB 图（去掉丝印层） 下图是 PCB 的底层图 图 2.4.4 HIT-F2812-V1.0 板底层 PCB 图 图 2.4.5 HIT-F2812-V1.0 板底层 PCB 图（去掉丝印层） 。