第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计DSP电源电路电源电路晶振、锁相环及复位电路晶振、锁相环及复位电路电平转换接口电路电平转换接口电路JTAG接口电路设计接口电路设计DAC接口电路接口电路SRAM接口电路接口电路第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计5.1 DSP电源电路电源电路 DSPDSP应用系统一般是一个多电源系统，通常包含应用系统一般是一个多电源系统，通常包含5V5V和和3.3V3.3V两种电源。这是因为多数两种电源。这是因为多数DSPDSP芯片是采用芯片是采用3.3V3.3V来供电的，来供电的，而许多外围接口芯片是采用而许多外围接口芯片是采用5V5V供电。供电。 对于多电源供电系统，一般采用对于多电源供电系统，一般采用5V5V电源供电，对于其他电源供电，对于其他数量级的电源可经电压变换得到。数量级的电源可经电压变换得到。5V5V电源可经外部的开关电电源可经外部的开关电源直接得到，或者将源直接得到，或者将220V220V交流电经整流、滤波、稳压后得到。交流电经整流、滤波、稳压后得到。一般来讲，这样得到的一般来讲，这样得到的5V5V电源的带负载能力较强，但纹波较电源的带负载能力较强，但纹波较大，很难直接应用到大，很难直接应用到DSPDSP系统中。为此，一般要经过系统中。为此，一般要经过DC/DCDC/DC变换变换或隔离处理。下图给出了几种完成此类功能的芯片及其典型电或隔离处理。下图给出了几种完成此类功能的芯片及其典型电路的连接方法。有关芯片的主要参数见表。路的连接方法。有关芯片的主要参数见表。退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计DC/DCDC/DC芯片的主要参数芯片的主要参数 型型 号号功功 能能输入电输入电压压(V)(V)输出电压输出电压(V)(V)输入电流输入电流( (mAmA) )输出电流输出电流( (mAmA) )最大最大值值典型典型值值MAX877开关型升开关型升/ /降压降压1.8650.310.22240MAX777/778/779开关型升压开关型升压165/35/3或或3.3/3.3/可调可调0.310.22300MAX639/640/653开关型降压开关型降压411.55/3.3/35/3.3/3可可调调0.020.01225MAX738A/744A开关型降压开关型降压616531.7750MAX878开关型升开关型升/ /降压降压1.863.3/30.310.22240MAX748开关型降压开关型降压3.3163.331.7750MAX651/649/652开关型降压开关型降压416.53.3/30.10.082000TPS7333Q开关型降压开关型降压53.3500退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计 对于需同时产生对于需同时产生3.3V3.3V和和1.8V1.8V的电源，可采用图的电源，可采用图5-35-3所示的所示的TITI公司的公司的TPS767D318TPS767D318电路。该芯片属于线性降压型电路。该芯片属于线性降压型DC/DCDC/DC变换电路，变换电路，由由5V5V可同时产生两种不同的电压可同时产生两种不同的电压(3.3V(3.3V、1.8V1.8V或或2.5V)2.5V)，其最大，其最大输出电流输出电流1000mA1000mA，可同时驱动一片，可同时驱动一片DSPDSP和少量外围电路。和少量外围电路。退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计 另外，在设计另外，在设计PCBPCB板时，对于模拟电源板时，对于模拟电源(VDD)(VDD)和数字电源和数字电源(VCC)(VCC)、模拟地、模拟地(AGND)(AGND)和数字地和数字地(DGND)(DGND)应分开走线，建议使用应分开走线，建议使用专门的电源和地线布线，且电源和地线要尽可能地宽，并且在专门的电源和地线布线，且电源和地线要尽可能地宽，并且在主干线上要放置大小不等的滤波电容主干线上要放置大小不等的滤波电容(50-100F)(50-100F)，以滤除多，以滤除多种不同频率的噪声。在电源和地线的支线上和器件附近，也要种不同频率的噪声。在电源和地线的支线上和器件附近，也要安排一些小电容安排一些小电容(0.01-0.1F)(0.01-0.1F)。退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计5.2、晶振、锁相环及复位电路、晶振、锁相环及复位电路5.2.1 5.2.1 晶振电路晶振电路 DSPDSP所需的晶振一般有两种：有源晶振和无源晶振。其中有所需的晶振一般有两种：有源晶振和无源晶振。其中有源晶振有四个引脚，无源晶振有两个引脚。源晶振有四个引脚，无源晶振有两个引脚。 有源晶振按供电方式的不同又可分为有源晶振按供电方式的不同又可分为5V5V和和3.3V3.3V两种。两种。图示的接法为图示的接法为3.3V3.3V供电方式，使用供电方式，使用3.3V3.3V供电晶振的主要优供电晶振的主要优点是电路连接比较简单，可以直接连接到点是电路连接比较简单，可以直接连接到DSPDSP的的XTAL1XTAL1的引脚上的引脚上(DSP(DSP外围电压是外围电压是3.3V)3.3V)。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计 采用采用5V5V供电方式的有源晶振时，需在它的输出端进行电供电方式的有源晶振时，需在它的输出端进行电平转换。有源晶振驱动能力较强，输出频率范围也较宽平转换。有源晶振驱动能力较强，输出频率范围也较宽(1Hz-(1Hz-400MHz)400MHz)，因此在设计，因此在设计DSPDSP系统时经常采用。系统时经常采用。 使用无源晶振的优点是价格便宜，但它的驱动能力比较差，使用无源晶振的优点是价格便宜，但它的驱动能力比较差，一般不能提供多个器件共享，而且它可提供的频率范围也比较一般不能提供多个器件共享，而且它可提供的频率范围也比较小小( (一般在一般在20kHz-60MHz)20kHz-60MHz)。图。图5-45-4所示的无源晶振所接的电容典所示的无源晶振所接的电容典型值为型值为20-30pF20-30pF。退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计5.2.2 5.2.2 锁相环电路锁相环电路 TMS320LF2407ATMS320LF2407A内部具有锁相环内部具有锁相环(PLL)(PLL)电路，可将一个较低电路，可将一个较低的外部时钟在芯片内部实现倍频，这对于整个电路板的电磁兼的外部时钟在芯片内部实现倍频，这对于整个电路板的电磁兼容性是很有好处的，因为外部只需使用较低频率的晶振，避免容性是很有好处的，因为外部只需使用较低频率的晶振，避免了外部电路的时钟干扰，同时也避免了高频时钟干扰电路板上了外部电路的时钟干扰，同时也避免了高频时钟干扰电路板上的其他电路。的其他电路。 TMS320LF2407A TMS320LF2407A的的PLLPLL模块使用外部滤波电路回路来抑制信模块使用外部滤波电路回路来抑制信号抖动和电磁干扰，使信号抖动和干扰影响最小。号抖动和电磁干扰，使信号抖动和干扰影响最小。 在设计在设计PCBPCB板时，所板时，所有连接有连接PLLPLL的导线必须尽的导线必须尽可能的短。可能的短。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计5.2.35.2.3复位电路复位电路 TMS320LF2407ATMS320LF2407A内部带有上电复位电路，可以直接在内部带有上电复位电路，可以直接在RSRS复位复位引脚外接一个上拉电阻即可，这对于简化外围电路、减少引脚外接一个上拉电阻即可，这对于简化外围电路、减少PCBPCB板板的尺寸是很有用处的。但是为了调试方便经常采用图示的手动的尺寸是很有用处的。但是为了调试方便经常采用图示的手动复位电路，在调试时可方便地进行手动复位。复位电路，在调试时可方便地进行手动复位。退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计5.3 电平转换接口电路电平转换接口电路 随着便携式数字电子产品的迅速发展，要求使用体积小、随着便携式数字电子产品的迅速发展，要求使用体积小、功耗低的器件来构成电路，因此，现在许多集成电路的工作电功耗低的器件来构成电路，因此，现在许多集成电路的工作电压已经从压已经从5V5V降低到降低到3.3V3.3V，但在许多场合仍在用，但在许多场合仍在用5V5V供电的供电的逻辑器件，因此许多设计是逻辑器件，因此许多设计是5V5V和和+3.3V+3.3V逻辑器件共存，而且不逻辑器件共存，而且不同的电源电压在同一同的电源电压在同一PCBPCB中混用。随着更低电压标准的引入，混中混用。随着更低电压标准的引入，混合电压的系统将会在很长时间内存在。合电压的系统将会在很长时间内存在。 TMS320LF2407ATMS320LF2407A等新一代等新一代DSPDSP芯片的芯片的I/OI/O工作电压是工作电压是3.3V3.3V，因，因此，其此，其I/OI/O电平也是电平也是3.3V3.3V。在设计。在设计DSPDSP系统时，除了系统时，除了DSPDSP芯片外，芯片外，必须设计必须设计DSPDSP芯片与其他外围芯片的接口，如果外围芯片的工作芯片与其他外围芯片的接口，如果外围芯片的工作电压也是电压也是3.3V3.3V，那么就可以直接连接。但是，由于现有的很多，那么就可以直接连接。但是，由于现有的很多外围芯片的工作电压是外围芯片的工作电压是5V5V，因此就存在一个如何将，因此就存在一个如何将3.3VDSP3.3VDSP芯片芯片与这些与这些+5V+5V供电芯片的可靠连接问题。供电芯片的可靠连接问题。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计 对于对于3.3V3.3V低电压低电压DSPDSP器件来讲，其引脚信号高低电平的门器件来讲，其引脚信号高低电平的门限值与普通限值与普通TTLTTL门限相同，故门限相同，故DSPDSP的输出信号可以直接驱动的输出信号可以直接驱动5V5V外外围器件的输入，不需附加电平转换电路；另外，由于围器件的输入，不需附加电平转换电路；另外，由于DSPDSP引脚引脚允许输入信号电压的范围是允许输入信号电压的范围是03.6V03.6V，不可以承受，不可以承受5V5V的输入信号的输入信号电压，因此，在电压，因此，在DSPDSP与外围器件之间应进行电平转换。与外围器件之间应进行电平转换。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计 74LVC24574LVC245的输入端可承受的输入端可承受5.5V5.5V信号，其输出信号的电平为信号，其输出信号的电平为3.3V3.3V，与其功能类似的芯片还有，与其功能类似的芯片还有74LVC424574LVC4245、74LVC1624574LVC16245等。等。 输输 入入功功 能能DIRDIRL LL L数据从数据从B B口到口到A A口传送口传送L LH H数据从数据从A A口到口到B B口传送口传送H HX X隔离状态隔离状态 除了上述电平转换方法外，还可采用双电压工作的除了上述电平转换方法外，还可采用双电压工作的CPLDCPLD可编程器件实现电平之间的转换。可编程器件实现电平之间的转换。 对于对于CMOSCMOS电平的外围器件，必须采用专门的转换芯片。电平的外围器件，必须采用专门的转换芯片。退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计 以上介绍的转换器件不但起到了电平转换作用，同时也起以上介绍的转换器件不但起到了电平转换作用，同时也起到了驱动的作用。对于传输速率较低的数字信号，也可以考虑到了驱动的作用。对于传输速率较低的数字信号，也可以考虑通过光电隔离的方法来实现。通过光电隔离的方法来实现。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计5.4 JTAG接口电路设计接口电路设计 同其他的单片机应用系统一样，一个完整的同其他的单片机应用系统一样，一个完整的DSPDSP应用系统必应用系统必须具有仿真器的标准接口，须具有仿真器的标准接口，PCPC通过这个接口可以进行程序的调通过这个接口可以进行程序的调试和下载。仿真器和试和下载。仿真器和JTAGJTAG的连线可以购买，用户只需清楚的连线可以购买，用户只需清楚JTAGJTAG接口的各个引脚的定义便可在应用板上设计自己的接口的各个引脚的定义便可在应用板上设计自己的JTAGJTAG接口。接口。 需注意的是，需注意的是，JTAGJTAG接口接口引脚的定义顺序不同于一般引脚的定义顺序不同于一般的集成芯片引脚的逆时针顺的集成芯片引脚的逆时针顺序，而是从上到下、左右交序，而是从上到下、左右交替排列。替排列。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计 JTAG JTAG接口与应用板中接口与应用板中DSPDSP芯片连接的原理图芯片连接的原理图 如下：如下： 1) 1)要求安装要求安装仿真器的计算机仿真器的计算机与与DSPDSP应用系统可应用系统可靠接地；靠接地； 2) 2)禁止带电禁止带电插拔插拔JTAGJTAG接头；接头； 3) 3)正确的操作顺序是：先退出计算机系统的仿真窗口，然正确的操作顺序是：先退出计算机系统的仿真窗口，然后再将后再将DSPDSP应用板断电，否则可能出现仿真器不能正常运行的应用板断电，否则可能出现仿真器不能正常运行的情况。情况。 注意以下几注意以下几点点 问题：问题：退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计5.5 DAC接口电路接口电路5.5.15.5.1串行串行D/AD/A接口接口 由于由于DSPDSP内部包含有串行外设接口内部包含有串行外设接口SPISPI模块，且模块，且SPISPI的外的外部连线较少、速度较快，因此在应用系统中的部连线较少、速度较快，因此在应用系统中的SPISPI没有用作没有用作其他目的的情况下，可以配合具有其他目的的情况下，可以配合具有SPISPI接口的外部器件进行接口的外部器件进行D/AD/A转换。转换。 目前，具有目前，具有SPISPI接口的外部器件较多，如接口的外部器件较多，如LEDLED驱动、驱动、A/DA/D转换、转换、D/AD/A转换等芯片，其中，转换等芯片，其中，MAX5121MAX5121就是适合于就是适合于SPISPI通通信的信的D/AD/A转换芯片，有关转换芯片，有关MAX5121MAX5121与与DSPDSP芯片的连接及应用芯片的连接及应用可参考第四章的有关内容。可参考第四章的有关内容。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计5.5.25.5.2并行并行D/AD/A接口接口 DSP DSP对并行对并行DACDAC芯片的访问形式是只写不读。以下介绍芯片的访问形式是只写不读。以下介绍DSPDSP与与AD7837AD7837的接口方法。的接口方法。 AD7837AD7837为为1212位双通道位双通道(A(A和和B)B)的的DACDAC，其数据线只有，其数据线只有8 8位，低位，低8 8位和高位和高4 4位数据线复用，对于每个位数据线复用，对于每个DACDAC，完成一次转换操作的过程，完成一次转换操作的过程是：先将待转换的低是：先将待转换的低8 8位数据送到位数据送到AD7837AD7837，然后，再写高，然后，再写高4 4位，最位，最后，通过后，通过I/OI/O引脚输出一个转换锁存信号到引脚输出一个转换锁存信号到AD7837AD7837的引脚，从而的引脚，从而启动启动D/AD/A转换。地址信号转换。地址信号A0A0和和A1A1用来选择用来选择AD7837AD7837中的中的A A或或B B转换器。转换器。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计5.6 SRAM接口电路接口电路 SRAMSRAM是是DSPDSP最常用的外围存储设备，它具有接口简单、读写最常用的外围存储设备，它具有接口简单、读写速度快等优点。常用的速度快等优点。常用的SRAMSRAM有有IDT7128IDT7128、CY7C1024CY7C1024、CY7C1021CY7C1021等。等。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计 CY7C1021 CY7C1021是是1616位高性能位高性能CMOSCMOS静态静态RAMRAM，对其基本操作有两，对其基本操作有两种情况：种情况： 1) 1)当输入信号当输入信号 和和 同时为低电平时，选通该芯片的同时为低电平时，选通该芯片的写功能。当低字节使能位写功能。当低字节使能位 变低时，选通低变低时，选通低8 8位数据端口，位数据端口，即来自即来自I/OI/O引脚引脚I/O8-I/O1I/O8-I/O1的数据被写入到地址引脚的数据被写入到地址引脚A15-A0A15-A0所所指定的位置；当指定的位置；当 变低时，选通高变低时，选通高8 8位数据端口，即来自位数据端口，即来自I/OI/O引脚引脚I/O16-I/O9I/O16-I/O9的数据被写入到地址引脚的数据被写入到地址引脚A15-0A15-0所指定的所指定的位置。位置。 2)2)当输入信号当输入信号 和和 为低电平、同时迫使为低电平、同时迫使 变高电平变高电平时，选通该芯片的读功能。当低字节使能位时，选通该芯片的读功能。当低字节使能位 变低时，存变低时，存储器中指定位置中的数据将出现在储器中指定位置中的数据将出现在I/OI/O引脚引脚I/O8-I/O1I/O8-I/O1上；如上；如果高字节使能位果高字节使能位 变低时，指定的高变低时，指定的高8 8位数据出现在位数据出现在I/OI/O引引脚脚I/O16-I/O9I/O16-I/O9上。上。 退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计CY7C1021CY7C1021功能表功能表 选择，输出禁止选择，输出禁止高阻高阻高阻高阻H HH HL L选择，输出禁止选择，输出禁止高阻高阻高阻高阻H HH HL L写高写高8 8位位数据输入数据输入高阻高阻L LH H写低写低8 8位位高阻高阻数据输入数据输入H HL L写所有位写所有位数据输入数据输入数据输入数据输入L LL LL LL L读高读高8 8位位数据输出数据输出高阻高阻L LH H读低读低8 8位位高阻高阻数据输出数据输出H HL L读所有位读所有位数据输出数据输出数据输出数据输出L LL LH HL LL L掉电掉电高阻高阻高阻高阻H H模式模式I/O16-I/O9I/O16-I/O9I/O8-I/O1I/O8-I/O1退出退出第五章第五章 TMS320x240x的接口电路设计的接口电路设计 图示给出了图示给出了CY7C1021CY7C1021与与DSPDSP的一种接口电路。从图中可以看的一种接口电路。从图中可以看出，每次读、写操作的是整个出，每次读、写操作的是整个1616位数据，不分高低字节。通过译位数据，不分高低字节。通过译码电路将码电路将64KB64KB的的SRAMSRAM空间分为两个地址空间空间分为两个地址空间( (由地址的最高位由地址的最高位A15A15的值决定的值决定) )，即数据区和程序区，具体区间的划分由用户的译码，即数据区和程序区，具体区间的划分由用户的译码方法决定，利用方法决定，利用DSPDSP可方便地对可方便地对CY7C1021CY7C1021进行读写操作。进行读写操作。 退出退出