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TMS320C2XX开发设计中应注意的问题

TMS320C2XX开发设计中应注意的问题 2011年12月09日 来源： 高速数字信号处理器是当前信息产业的热点技术之一，采用最先进的DSP无疑会使所开发的产品具有更强的市场竞争力。与普通的MCU相比，DSP芯片放弃了冯.诺依曼结构，采用程序存储器总线和数据存储器总线分开的改进的哈佛结构，独立的程序和数据存储器空间允许同时存取程序指令和数据，因而大大提高了处理速度。在改进的哈佛结构的基础上，DSP芯片广泛采用流水线操作以减少指令执行时间，从而进一步增强了处理器的数据处理能力，非常适合于实时数字信号处理，但同时也给设计者带来了高频干扰和流水线冲突等诸多问题。 TMS320C2XX系列DSP芯片结构资源相似，开发工具相同，因而其开发设计具有很高的可比性。TMS320F206(以下简称F206)是TI公司TMS320C2XX系列的一款高性价比定点DSP，目前已广泛应用于图形图像处理、语音处理、通信及仪器仪表等领域。由于DSP的开发、应用方式与普通的MCU差异很大，因此探讨其开发设计很有必要。笔者在进行以DSP为核心的产品开发中，遇到了很多意想不到的麻烦。本文总结了笔者开发F206时的几点心得，希望对正在和即将进行TMS320C2XX系列DSP开发的同仁们有所帮助。 1 TMS320F206简介 F206是100引脚的TQFP(正方扁平)封装，它主要具有如下特点： (1)处理能力强。若时钟采用20MHz晶振，则指令周期为50ns，运算能力高达20MIPS。DSP芯片采用静态CMOS集成工艺制作，采用四级流水线操作，其先进的哈佛结构允许对数据与指令的操作同时进行，因而大大提高了数据的吞吐率和指令的执行速度，特殊的DSP指令系统提供了强大的数字信号处理操作。 (2)片内具有32K x 16位的闪存存储器和4.5Kx16位的RAM。利用闪速存储器存储程序，不仅降低了成本、减小了体积，同时系统软件升级也非常方便；大容量的片内RAM可满足大多数设计要求，无需扩展片外存储器，既降低了成本又使硬件设计十分简洁。 (3)地址映射分为4个可独立寻址的空间： *64K字程序存储器，包含程序执行所用的指令和数据。 *字本地数据存储器，保存指令所用的数据。 *32K字全局数据存储器，保存与其它处理器共用的数据，或者用作额外数据空间。本地数据存储器的上端32K字(8000h-FFFFh)地址空间可用作全局数据存储器。 *64K字的输入/输出(I/O)空间，与外部外围接口，并且包含片内外围寄存器。 (4)资源丰富。F206具有1个同步串行口SSP、1个异步串行口ASP、1个软件可编程定时器(TIMER)以及大量中断资源和独特的JTAG接口等。 由于与目标系统之间采用了JTAG逻辑扫描电路接口(基于IEEE1149.1标准)，在仿真时不占用硬件资源，且可随时终止仿真察看CPU内部及外设的工作情况，使得程序的调试和查错十分方便。通过JTAG端口可向片内Flash串行下载程序，无需专门的编程器 (XDS510 仿真器即具有编程功能)，进一步减少了开发成本，便于开发设计和产品的软件升级。 2 硬件设计与调试 2.1 硬件设计时应注意的问题 F206硬件设计时，应重点注意以下几点： (1)时钟电路。DSP时钟可由外部提供，也可由板上的振荡器提供。但一般DSP系统中经常使用外部时钟输入，因为使用外部时钟时，时钟的精度高、稳定性好、使用方便。由于DSP工作是以时钟为基准，如果时钟质量不高，那么系统的可靠性、稳定性就很难保证。因此，若采用外部时钟，选择晶振时应对其稳定性、毛刺做全面的检验，以便DSP系统可靠地工作。 (2)复位电路。应同时设计上电复位电路和人工复位电路，在系统运行中出现故障时可方便地人工复位。对于复位电路，一方面应确保复位低电平时间足够长，保证DSP可靠复位；另一方面应保证稳定性良好，防止DSP误复位。 (3)在DSP电路中，对所有的输入信号必须有明确的处理，不能悬浮或置之不理。尤其要注意的是：若设计中没用到不可屏蔽硬件中断NMI，则硬件设计时应确保将其相应引脚拉高，否则程序运行时会出现不可预料的结果；若设计中用到NMI，也应在程序正常执行阶段置其相应引脚为高电平。 (4)模拟电路与数字电路应分开布置，独立布线后应单点连接电源和地，避免相互干扰。 (5)DSP、片外程序存储器和数据存储器接入电源前， 应加滤波电容并使其尽量靠近芯片电源引脚， 以滤除电源噪声。另外，在DSP与片外程序存储器和数据存储器等关键部分周围建议布上电网，可减少外界干扰。 (6)片外程序存储器和数据存储器应尽量靠近DSP芯片放置， 同时要合理布局， 使数据线和地址线长短基本保持一致。对于DSP系统而言，应选择存取速度与DSP相仿的外部存储器，不然DSP的高速处理能力将不能充分

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