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1、DSP2833X-DSP2833X-硬件设计硬件设计DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 20242第第八章八章DSP系统应用硬件设计系统应用硬件设计一、一、DSP系统电路设计的指导原则；系统电路设计的指导原则；二、数字电路系统逻辑接口设计；二、数字电路系统逻辑接口设计；三、三、TMS320F28xxx最小系统设计；最小系统设计；四、数字开关电源及电机控制等电路设计四、数字开关电源及电机控制等电路设计举例；举例；五、五、DSP系统设计总结系统设计总结DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 20243一、一、DSP系统电路设计的指导原则系统电路设
2、计的指导原则 首先，要了解首先，要了解DSP芯片的基本参数（从数据手册芯片的基本参数（从数据手册Datasheet中查找参数说明），重点关注以下几个参数：中查找参数说明），重点关注以下几个参数： 1）芯片的工作电源）芯片的工作电源Vcc,Vdd（5V，3.3V，2.5V，1.8V ?）; 2）信号接口的电平要求（）信号接口的电平要求（VIH,VIL,VOH,VOL）和驱动能力）和驱动能力; 3）CPU的工作频率的工作频率f = ?,信号的上升时间信号的上升时间tr = ?,下降时间下降时间 tf =?; 4）控制信号时序（）控制信号时序（RD、WE、RST, AddrBus, DataBus等
3、）；等）；DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 20244TMS320F28xxx的主要电气参数列表如下的主要电气参数列表如下DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 20245TMS320F28xxx接口时序图接口时序图1（上电复位）（上电复位）DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 20246TMS320F28xxx接口时序图接口时序图2（热复位）（热复位）TMS320F28xxx接口时序图接口时序图3（存储器接口（存储器接口读读数据）数据）TMS320LF28xxx接口时序图接口时序图3（存储器接口（存储器接口写写数
4、据）数据）DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 20249二、数字电路系统逻辑接口设计二、数字电路系统逻辑接口设计 在设计在设计DSP系统时，除系统时，除DSP芯片外，还要设计与其他外围芯片的接口，芯片外，还要设计与其他外围芯片的接口，如果接口芯片的工作电源电压也是如果接口芯片的工作电源电压也是3.3V,那么可以直接相连接，否则就需要那么可以直接相连接，否则就需要考虑接口考虑接口电平兼容电平兼容的问题。的问题。 DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 202410不同电平接口组合情况不同电平接口组合情况电平兼容问题！DSP原理与应用原理与应用S
5、unday, August 18, 2024113.3V与与5V电平转换的电平转换的4种情形种情形1.5VTTL器件驱动器件驱动3.3VTTL器件（器件（LVC）。从上图可以看出两者电）。从上图可以看出两者电平完全兼容，只要平完全兼容，只要3.3V器件允许承受器件允许承受5V电压，两者就可以直接相连。电压，两者就可以直接相连。2.3.3VTTL器件（器件（LVC）驱动）驱动5VTTL器件。器件。由于两者电平完全兼容，由于两者电平完全兼容，不需要额外的器件可以将两者直接相连。不需要额外的器件可以将两者直接相连。3.5VCMOS器件驱动器件驱动3.3VTTL器件。两者电平不兼容，采用能够承器件。两
6、者电平不兼容，采用能够承受受5V电压的电压的LVC器件，器件，5V器件的输出是可以直接与器件的输出是可以直接与3.3V器件的输器件的输入端接口的。入端接口的。4.3.3VTTL器件（器件（LVC）驱动）驱动5VCMOS器件。两者电平转换标准不器件。两者电平转换标准不一致。这种情况可以采用双电压（一边一致。这种情况可以采用双电压（一边3.3V供电，一边供电，一边5V供电）供供电）供电的驱动器件。如电的驱动器件。如SN74ALVC164245,SN74LVC4245等芯片。等芯片。还还有其他方法吗？有其他方法吗？DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 202412三、TMS
7、320F28xxx最小系统设计 DSP最小系统包括以下几个部分：最小系统包括以下几个部分：1.电源系统电源系统(Power)2.复位和时钟电路复位和时钟电路(Reset&Clock)3.存储器接口（存储器接口（ROMorRAM）4.外设接口（串行通信、并行通信、外设接口（串行通信、并行通信、I/O扩展）扩展）5.JTAG（JointTestActionGroup）接口）接口6.开关电源或电机控制典型电路设计开关电源或电机控制典型电路设计7.逻辑电路设计思路和探讨逻辑电路设计思路和探讨DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 2024131.电源系统设计电源系统设计 首先要
8、确定首先要确定DSP控制板上所有的器件工作需要的电源控制板上所有的器件工作需要的电源种类，种类，F2833x工作电源为工作电源为3.3V和和1.9V。获得这些电源的途获得这些电源的途径有哪些？径有哪些？ a) 采用采用 TI公司的公司的LDO（low dropout）电源芯片）电源芯片TPS7333(5V转转3.3V), TPS73701(5V转转1.9V),或者或者TPS75201等。等。Recommended method! b)采用其他公司提供的电源芯片，要求其能够提供稳定采用其他公司提供的电源芯片，要求其能够提供稳定的的3.3V输出电源即可；输出电源即可； c) 自行设计输出为自行设计
9、输出为3.3V的开关电源，为控制板供电。的开关电源，为控制板供电。 如何获得如何获得1.9V电源？电源？DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 202414典型3.3V和1.9V电源电路设计220VAC/5VDC市电220VTPS767D301控制板电源系统设计思路控制板电源系统设计思路DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 2024152.复位和时钟电路复位和时钟电路 1）复位电路）复位电路 a）基本复位电路）基本复位电路 b）带看门狗和电源监控的复杂复位电路）带看门狗和电源监控的复杂复位电路DSP原理与应用原理与应用Sunday, Augus
10、t 18, 2024162)时钟电路设计时钟电路设计a)无源时钟电路无源时钟电路b)有源时钟电路有源时钟电路DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 2024173.存储器接口（存储器接口（ROM和和RAM）a) RAM接口接口b) ROM（Flash）接口）接口DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 2024184. 4. 外设接口外设接口1）串行通信接口设计）串行通信接口设计 a）SCI(RS232)DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 202419 b）RS485和和CAN通信通信 RS485接口设计接口设计CAN接
11、口设计接口设计 还有哪些芯片可以实现上述功能？还有哪些芯片可以实现上述功能？DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 202420c)并行接口（并行并行接口（并行DA接口）接口）DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 202421d)I/O空间扩展空间扩展8位并行数字输出接口位并行数字输出接口电路（具有琐存功能）电路（具有琐存功能）8位并行数字输入接口位并行数字输入接口电路（无琐存功能）电路（无琐存功能）DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 2024225.JTAG接口设计接口设计 JTAG( Joint Test Act
12、ion Group，联合测试行动小组，联合测试行动小组)是一种国际标准测试是一种国际标准测试协议（协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持持JTAG协议，如协议，如DSP、FPGA器件等。标准的器件等。标准的JTAG接口是接口是4线：线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。 DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 2024236.开关电源或电机控制典型电路设计开关电源或电机控制典型电路设计 在
13、开关电源和电机控制电路系统设计中，几乎都用到在开关电源和电机控制电路系统设计中，几乎都用到PWM控制和故障保护。下面给出两种电路接口的典型电路设计。控制和故障保护。下面给出两种电路接口的典型电路设计。1) PWM接口电路设计接口电路设计2）功率保护接口设计）功率保护接口设计DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 2024243）编码器测速接口电路）编码器测速接口电路 注：注：在特殊场合，可采用旋转变压器测量电机转速，测速电路需要在特殊场合，可采用旋转变压器测量电机转速，测速电路需要专门的芯片对旋转变压器信号进行处理。专门的芯片对旋转变压器信号进行处理。DSP原理与应用原
14、理与应用Sunday, August 18, 2024254）信号调理电路）信号调理电路 信号调理电路设计注意事项信号调理电路设计注意事项：a) DSP内部采样电路接收的内部采样电路接收的模拟信号范围为模拟信号范围为03V，因此传感器的输出双极性信号应通过，因此传感器的输出双极性信号应通过调理电路转换为单极性信号调理电路转换为单极性信号; b)对采样电路输出要有限幅措施，对采样电路输出要有限幅措施，以保护以保护DSP芯片；芯片；c) 采样电路要有滤波措施，以消除外部干采样电路要有滤波措施，以消除外部干扰信号，提高采样精度。扰信号，提高采样精度。DSP原理与应用原理与应用Sunday, Augu
15、st 18, 2024267. 逻辑电路设计思路和探讨逻辑电路设计思路和探讨 如果设计的如果设计的DSP控制系统实现的功能较多，则需要设控制系统实现的功能较多，则需要设计多个外部接口电路，会涉及多个电路的译码和逻辑控制。计多个外部接口电路，会涉及多个电路的译码和逻辑控制。实现译码和复杂时序控制的常用方法有如下几种：实现译码和复杂时序控制的常用方法有如下几种： 1）采用独立元件与门、或门或非门实现简单逻辑；）采用独立元件与门、或门或非门实现简单逻辑； 2）采用）采用F138等等ASIC芯片实现译码控制；芯片实现译码控制； 3）采用可编程逻辑芯片）采用可编程逻辑芯片GAL16V8等可编程器件；等可
16、编程器件； 4）采用复杂可编程逻辑器件采用复杂可编程逻辑器件CPLD, 如如Max3000,Max7000等等芯片，芯片，Xilinx3000； 5) 采用现场可编程阵列采用现场可编程阵列FPGA,如如FLEX10k系列系列FPGA.DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 202427五、五、DSP系统设计总结系统设计总结 在进行系统设计之前首先要考虑系统的功能要求，初步确定设计思在进行系统设计之前首先要考虑系统的功能要求，初步确定设计思路，然后与相关人员（项目组成员或有丰富设计经验的人员）讨论方案路，然后与相关人员（项目组成员或有丰富设计经验的人员）讨论方案的可行性，
17、再进行总体规划和设计。的可行性，再进行总体规划和设计。实现一个实时的实现一个实时的DSP硬件系统一般包括以下三个阶段：硬件系统一般包括以下三个阶段：电路设计电路设计、印制电路板设计印制电路板设计和和硬件调试硬件调试。1.电路设计阶段电路设计阶段该阶段关键是要保证硬件电路能够实现所要达到的控制功能，同时该阶段关键是要保证硬件电路能够实现所要达到的控制功能，同时具有很好的可测试性。具有很好的可测试性。2.印制电路板设计和制作印制电路板设计和制作该阶段关键是要使布线正确合理，布线正确一般容易做到，但是布该阶段关键是要使布线正确合理，布线正确一般容易做到，但是布线合理，能够使系统可靠运行并不容易。布线
18、需要考虑线合理，能够使系统可靠运行并不容易。布线需要考虑EMC电磁兼容问电磁兼容问题题，如电源增加电源滤波器、模拟和数字信号分离等电路设计技巧。电，如电源增加电源滤波器、模拟和数字信号分离等电路设计技巧。电路板制作要选择声誉好，具备良好加工工艺的厂家。路板制作要选择声誉好，具备良好加工工艺的厂家。DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 2024283.硬件调试硬件调试拿到加工好的印制板首先要对电路板做细致的常规检查。然后依拿到加工好的印制板首先要对电路板做细致的常规检查。然后依次焊接和调试控制板电源部分电路、控制电路等，逐个调试每部分电次焊接和调试控制板电源部分电路、控
19、制电路等，逐个调试每部分电路。对于不符合要求的电路需要进行修改从新设计，重复前面的过程，路。对于不符合要求的电路需要进行修改从新设计，重复前面的过程，直到系统正常工作为止。直到系统正常工作为止。对于一个实际工程应用系统的设计，需要对电路板做进一步测试，对于一个实际工程应用系统的设计，需要对电路板做进一步测试，主要包括：在规定的电磁测试环境下进行主要包括：在规定的电磁测试环境下进行EMC测试，低温、高温环境测试，低温、高温环境测试，防静电和防雷击等测试，此外，对于投入生产的产品需要通过测试，防静电和防雷击等测试，此外，对于投入生产的产品需要通过有关部门和机构的认证等。有关部门和机构的认证等。优秀的电路系统设计人员需要不断的继承和积累优秀的设计思想，优秀的电路系统设计人员需要不断的继承和积累优秀的设计思想，然后经过自己提炼和创新，才能设计出更加新颖的产品。然后经过自己提炼和创新，才能设计出更加新颖的产品。五、五、DSP系统设计总结（序）系统设计总结（序）DSP原理与应用原理与应用Sunday, August 18, 202429习 题1.设计一个具备基本控制功能的设计一个具备基本控制功能的TMS320F28xxx控制板需控制板需要考虑哪些主要因素？要考虑哪些主要因素？DSP原理与应用原理与应用30Happy New Year !结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！31
