基于TMS320F28335的DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于TMS320F28335的DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)TMS320F28335數(shù)字信號(hào)處理器是 TI公司的一款 C2000系列的浮點(diǎn) DSPDSP相比，該器件具有精度高、成本低、功耗小、性能A/D轉(zhuǎn)換更精確快速等優(yōu)點(diǎn)。1最小系統(tǒng)的構(gòu)成DSP的最小系統(tǒng)是指用盡量少的外圍電路構(gòu)成的可以使 DSP正常工作、實(shí)一個(gè)典型的 DSP最小系統(tǒng)應(yīng)包括 DSP芯片、電源DSP在下載時(shí)需要下載端口，所以在14引腳的JTAG仿真燒寫口。此外，也可以為其擴(kuò)展各種類2最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)DSP芯片如圖1為TMS320F28335的176引腳LQFP封裝原理圖， 引腳分4組排列在1TMS320F28335的LQFP封裝原理圖1TMS320F28335的LQFP封裝原理圖電源電路設(shè)計(jì)F28335DSP控制器采用雙電源供電方式，其 CPU內(nèi)核電壓為 1.9V，I/O電壓為 3.3V。將 5V電壓轉(zhuǎn)換為 3.3V和1.9V，可以使用雙輸出電源調(diào)節(jié)方案。 TI公司的TPS767D301可以提供一路 3.3V固定輸出電壓和一路可調(diào)輸出電壓(1.5~5.5V)。如圖2所示為TPS767D301的原理圖。其中 Vo=(1+R1/R2)×VREF，VREF的典型值為 1.1834V，當(dāng) R1取值 122kΩ，R2取值 233kΩ時(shí),可以輸出 1.9V，如圖3所示。芯片采用數(shù)字 5V供電，如圖 4所示，其中 D1起電源指示作用。2TPS767D301原理圖3引腳2TPS767D301原理圖3引腳24和25的外圍電路另外，DSP控制芯片中同時(shí)含有數(shù)字電路和模擬電路， 為防止數(shù)字電路對(duì)模擬電路干擾，通常將這兩種電路分開供電，故 F28335實(shí)際需要 4組電源：數(shù)字3.3V、數(shù)字 1.9V、模擬 3.3V和模擬 1.9V。其中，數(shù)字 3.3V和數(shù)字1.9V利用上述方案產(chǎn)生， 模擬3.3V和模擬1.9V電源可以在相應(yīng)數(shù)字電源基礎(chǔ)上， 加上電感和電容進(jìn)一步濾波得到，數(shù)字地和模擬地也要用電感隔離，如圖 5和圖 6，圖中DVDD3.3和AVDD3.3分別表示數(shù)字 3.3V和模擬 3.3V，DVDD1.9和AVDD1.9分別表示數(shù)字 1.9V和1.9V。從數(shù)字電路產(chǎn)生模擬供電電路比較簡(jiǎn)單，利用無源器件像電感來濾除噪聲， 電感就像一個(gè)低通濾波， 讓直流成分通過， 截止噪聲和高頻成分， 利用鐵氧磁體比標(biāo)準(zhǔn)的電感要好， 這種電感具有可以忽略的寄生電容，電氣特性和一般的電感相似。F28335為雙電源供電，需要考慮上電次序。理想情況下， CPU內(nèi)核與I/O電源應(yīng)該同時(shí)上電， 若不能同時(shí)上電， CPU內(nèi)核應(yīng)該優(yōu)先于 I/O上電，二者相差時(shí)間不能太長(zhǎng)。為了保護(hù) DSP器件，應(yīng)在 CPU內(nèi)核電源與 I/O電源之間加一個(gè)肖特基二極管，如圖 7所示。

如圖8所示，電源需要并聯(lián)電容用于濾波， 其中大電容主要是利用電容的充放電特性使得輸出的脈動(dòng)波形更加平穩(wěn)； 小電容在高頻條件下容抗比較小， 高頻干擾信號(hào)可以通過小電容接地，這樣可以減少高頻干擾對(duì)后面電路的影響?？紤]到TPS767D301芯片自身能夠產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，此復(fù)位信號(hào)可以直接供DSP芯片使用，所以可以不用為 DSP設(shè)置專門的復(fù)位芯片，復(fù)位信號(hào)與 DSP芯片的連接如圖 2中28引腳所示。另外，設(shè)計(jì)電源電路時(shí)需要注意散熱問題和電容匹配問題。4引腳5的外圍電路5模擬3.3V和數(shù)字3.3V隔離電路6模擬5V和數(shù)字5V隔離電路7模擬1.9V和數(shù)字4引腳5的外圍電路5模擬3.3V和數(shù)字3.3V隔離電路6模擬5V和數(shù)字5V隔離電路7模擬1.9V和數(shù)字1.9V隔離電路(a)(b)(c)(d)8電源濾波電路2.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路的作用是在上電或程序運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)復(fù)位DSP。最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路如9所示的RC復(fù)位電路，其中 S1為手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，C57可以避免高頻諧波對(duì)電路的影響，二極管 D5可以在電源電壓瞬間下降使電容迅速放電。9復(fù)位電路原理圖2.4時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)DSP控制器內(nèi)部集成了時(shí)鐘電路， 外部時(shí)鐘的產(chǎn)生有兩種方案： 一種是利用片內(nèi)時(shí)鐘電路， 外加晶振和 2個(gè)負(fù)載電容； 二是禁止片內(nèi)時(shí)鐘電路， 直接由外部提供時(shí)鐘信號(hào)。由于第一種方案電路簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，所以采用方案一進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖 10所示。有效的負(fù)載電容 CLOAD在振蕩電路中是 C1和 C2并聯(lián)的等效電容，正確的有效負(fù)載電容對(duì)于正確的運(yùn)行頻率是非常重要的， 對(duì)于不同的負(fù)載電容值， 都有不同的晶振與其相應(yīng)。 但是，內(nèi)部的數(shù)字控制器振蕩器對(duì)于太高或太低的負(fù)載電容是沒法工作的， 可以從晶振的廠商的數(shù)據(jù)手冊(cè)得到更多的信息。 并聯(lián)諧振模式需要的負(fù)載電容大概是 12pF，等效電阻是 30~60Ω。由于 PCB板布局和數(shù)字控制器焊錫的兼容性問題，有效的 C1和C2的值一般不大于 5pF，布局電路板也是非常重要的方面。 如果想要得到準(zhǔn)確的頻率控制器， 那么準(zhǔn)確的離散電容值要根據(jù)利用頻率計(jì)數(shù)器測(cè)量的電容和頻率的準(zhǔn)確關(guān)系來定。 設(shè)計(jì)時(shí)，晶振的典型值可取30MHz，兩引腳的接地電容大小可取 24pF。10時(shí)鐘電路原理圖JTAG接口電路設(shè)計(jì)TMS320F28335采用5個(gè)1149.1-1990IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和 IEEE標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試接口和邊界掃描結(jié)構(gòu)的 JTAG信號(hào)接口，以及兩個(gè)擴(kuò)展接口（ EMU0和EMU1），該接口通過仿真器直接訪問。 掃描仿真消除了傳統(tǒng)電路仿真存在的電纜過長(zhǎng)引起的信號(hào)失真及仿真插頭的可靠性差等問題。 采用掃描仿真， 使得在線仿真成為可

能，給調(diào)試帶來方便。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，考慮到 JTAG下載口的抗干擾性，在與DSP連接的 EMU0、EMU1端口必須通過上拉電阻連接至電源， TRST引腳通過下拉電阻接地，且分別在其引腳上添加旁路電容。 JTAG接口電路連接如圖 11所示。11JTAG接口電路原理圖外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì)F28335DSP控制器片內(nèi)由 34kW的SRAM和256kW的FLASH。在系統(tǒng)開發(fā)階段，當(dāng)程序代碼小于 34kW時(shí)，雖然可以直接燒寫進(jìn)片內(nèi) SRAM運(yùn)行，但是調(diào)試不方便，此時(shí)可外擴(kuò) RAM。外擴(kuò)存儲(chǔ)器需要通過外部接口 XINTF實(shí)現(xiàn)。XINTF具有20位地址總線XA0~XA19和32位數(shù)據(jù)線 XD0~XD31。IS61LV25616是一個(gè)高速 256k×16位的靜態(tài)RAM，采用獨(dú)立 3.3V供電。使用一片 IS61LV25616為F28335外擴(kuò)存儲(chǔ)器，并將其映射到 Zone6區(qū)域。其中地址總線 XA0~XA18、數(shù)據(jù)總線 XD0~XD15分別于DSP的地址總線 XA0~XA18、數(shù)據(jù)總線 XD0~XD15相連。具體原理圖如12所示。12IS61LV25616與DSP的接口注意事項(xiàng)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)：⑴在連接外部振蕩器時(shí)， 需要注意負(fù)載電容的阻值， 如果用戶使用內(nèi)部或者外部振蕩器時(shí)， 把器件放在靠近引腳的地方， 目的是縮短線路的長(zhǎng)度， 引線要短且粗，應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。⑵在每一個(gè)電源引腳上連接旁路電容， 把它們直接放到引腳的下面， 其值不能小于 10μF ，不能使用貼片電容和高頻陶瓷電容，否則可能引起電源不穩(wěn)定。針對(duì)敏感性設(shè)計(jì)， 用戶可以考慮噪聲的頻率、 振蕩電流和波動(dòng)電壓來計(jì)算準(zhǔn)確的值，具體的公式：CBYPASSISUREG/(2fNOI