基于TMS320F2808 DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘要：通過介紹了新一代美國(guó)德州儀器(TI)公司C2000平臺(tái)上的定點(diǎn)DSP芯片TMS320F2808的性能特點(diǎn)和硬件結(jié)構(gòu)、外設(shè)模塊，給出了由TMS3 20F2808組成的DSP最小應(yīng)用系統(tǒng)，并介紹了各部分電路的設(shè)計(jì)方案
關(guān)鍵詞：DSP；TMS320F2808；最小應(yīng)用系統(tǒng)

    TMS320F2808是德州儀器(TI)公司推出的C2000平臺(tái)上的定點(diǎn)DSP芯片，具有低成本、低功耗和高性能處理能力，特別適用于大量數(shù)據(jù)處理的測(cè)控領(lǐng)域和復(fù)雜運(yùn)算的電機(jī)控制領(lǐng)域。本文在介紹TMS320F2808的性能基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了以TMS320F2808 DSP為核心的最小應(yīng)用系統(tǒng)，并給出了各部分具體硬件電路的設(shè)計(jì)和典型擴(kuò)展應(yīng)用。

1 TMS320F2808特點(diǎn)
    TMS320F2808是美國(guó)TI公司推出的C2000平臺(tái)上的32位定點(diǎn)DSP芯片，具有低成本、低功耗和高性能處理能力，外設(shè)功能增強(qiáng)且極具價(jià)格優(yōu)勢(shì)，采用100引腳封裝，所有產(chǎn)品引腳兼容，具有高達(dá)64 kB的閃存和100MIPS的性能。片上集成了豐富而又先進(jìn)的增強(qiáng)型外設(shè)，如16路PWM輸出通道、6路HRPWM輸出通道、4個(gè)eCAP輸入接口、6個(gè)32位／16位定時(shí)器；串行外沒模塊，如4個(gè)SPI模塊、2個(gè)SCI模塊、2個(gè)CAN模塊、1個(gè)I2C模塊；12位16通道的A／D轉(zhuǎn)換器；35個(gè)可獨(dú)立編程復(fù)用的通用I／O引腳(GPIO)，其輸入引腳具有窄脈沖限定器。使其具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力，又具有強(qiáng)大的事件管理能力和嵌入式控制功能，非常適用于工業(yè)、汽車、醫(yī)療和消費(fèi)類市場(chǎng)中的數(shù)字電機(jī)控制、數(shù)字電源和高級(jí)感應(yīng)技術(shù)。

2 TMS320F2808最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    DSP最小系統(tǒng)由DSP芯片及其基本的外圍電路和接口組成，如果去掉其中的任何一部分，都無法成為一個(gè)獨(dú)立的DSP系統(tǒng)工作。最小系統(tǒng)通常包括DSP芯片、電源變換電路、JTAG仿真接口、復(fù)位電路、引導(dǎo)模式電路等。

3 硬件電路設(shè)計(jì)
3．1 電源電路及復(fù)位電路
    TMS320F2808是一個(gè)低功耗芯片，內(nèi)核電源電壓為1．8 V，芯片與外部接口間采用3．3 V電源電壓，考慮到硬件系統(tǒng)要求電源具有穩(wěn)定功能和紋波小的特點(diǎn)，另外也考慮到硬件系統(tǒng)的功耗等特點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)中采用TI公司的的TPS70151電源芯片。TPS70151是一款雙路LDO的集成電路穩(wěn)壓器，具有上電次序控制和上電復(fù)位功能，輸出為500 mA／33 V和250 mA／1．8 V。芯片TPS70151能夠產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，此復(fù)位信號(hào)可以直接提供給DSP使用，所以不用專門設(shè)置復(fù)位芯片。其電路連接如圖1所示。

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3．2 JTAG接口電路設(shè)計(jì)
    TMS320F2808采用符合IEEE 1149．1的JTAG仿真接口，仿真電纜和DSP芯片的JTAG仿真接口是通過一個(gè)14腳的雙排插頭／插座來連接的。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?？紤]到JTAC下載口的抗干擾性，在與DSP連接的EMU0、EMU1端口必須通過4．7kΩ的上拉電阻連接至電源，／TRST引腳通過2．2 kΩ的下拉電阻接地，且分別在其引腳上添加0．1μF的旁路電容。JTAG接口電路連接如圖2所示。

3．3 引導(dǎo)加載模式選擇
    在進(jìn)行硬件產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，用戶程序通常保存在非遺失的存儲(chǔ)器中。這些非遺失存儲(chǔ)器的訪問速度較慢，一般不能直接作為程序存儲(chǔ)器來使用，需要在上電時(shí)引導(dǎo)到CPU的高速程序存儲(chǔ)器中，這個(gè)過程稱為BOOTLOADER。在TMS320F2808內(nèi)部配置了一個(gè)引導(dǎo)ROOM(BootROOM)該ROOM內(nèi)固化了一個(gè)引導(dǎo)加載程序、CPU向量表和一些數(shù)學(xué)表和函數(shù)。Boot ROOM大小為4 kB，占用地址空間為0x3F F000～0x3F FFFF。加載模式選擇如表1。

    通過設(shè)置GPIO引腳的狀態(tài)即可確定選用哪種引導(dǎo)模式。引導(dǎo)模式電路如圖3所示。

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3．4 通用擴(kuò)展口設(shè)計(jì)
    為了便于連接實(shí)際應(yīng)用電路，可將TMS2808的非空引腳引出，按照實(shí)際的功能需要將各引出腳重新排列，本設(shè)計(jì)采用2個(gè)雙排36腳雙排接插件引出。
3．5 抗干擾電路設(shè)計(jì)
    抗干擾設(shè)計(jì)主要針對(duì)電源系統(tǒng)的干擾，電源在向系統(tǒng)提供電能的同時(shí)也將其噪聲加到供電的電源上，所以必須在電源芯片電路設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電源線進(jìn)行退偶，這就需要在電源引腳連接旁路電容，一般選用10～100uF，濾掉低頻噪聲，另外接入一些小容量的高頻電容，一般在0．01～0．1pF范圍內(nèi)都可以，分別濾掉不同頻率的高頻噪聲；針對(duì)重要信號(hào)線的設(shè)計(jì)，時(shí)鐘源的連線盡量短，盡量寬；JTAG接口放在主芯片引腳附近，保證連接線長(zhǎng)度在6英寸之內(nèi)，并附加一個(gè)100uF過濾電容去掉噪聲。

4 典型擴(kuò)展應(yīng)用設(shè)計(jì)
    本設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)具有開放的擴(kuò)展應(yīng)用功能，可以從擴(kuò)展插針引出所需要的TMS320F2808的應(yīng)用端口來實(shí)現(xiàn)更為豐富的應(yīng)用。比較典型的應(yīng)用有通過SPI接口與MAX7219進(jìn)行通信驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管完成系統(tǒng)所需的顯示電路。
    MAX7219是MAXIM公司的一款具有SPI通訊接口的共陰極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示驅(qū)動(dòng)芯片，僅使用3線串行接口傳送數(shù)據(jù)，而TMS320F2808具有豐富的串行外設(shè)模塊其中就包括4個(gè)SPI模塊，在本例巾可以使用3跟杜邦線從TMS320F2808最小系統(tǒng)板的擴(kuò)展接口插針中的SPICLKB(CPIO26)、
SPISIMOB(GPIO24)和SPISTEB(GPIO27)引出與MAX7219的CLK、DIN和LOAD管腳相連，進(jìn)而對(duì)8路數(shù)碼管進(jìn)行操作。應(yīng)用電路如圖4所示。

5 結(jié)束語
    本文設(shè)計(jì)的TMS320F2808 DSP最小應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明硬件工作穩(wěn)定，設(shè)計(jì)方案既可以滿足基本實(shí)驗(yàn)要求，又可以通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展外圍電路來進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，擁有良好的通用性，具有一定的實(shí)用價(jià)值。