绪论
DSP(数字信号处理器)是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时信号处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快10～50倍。DSP具有可编程特性、运算速度快及接口灵活的特点，使得它在电子产品的研制中发挥着越来越大的作用。采用DSP器件来实现数字信号处理系统已经成为当今社会的发展趋势。
在DSP领域，美国TI(仪器)公司生产的TMS320家族DSP芯片以其独特的哈佛结构、硬件密集型方案以及灵活的指令系统，成为数字信号处理器产业中的领先者。其C5000系列是16位定点、速度为40M1PS～200MIPS、可编程、低功耗和高新能的DSP，在有线和无线通信、IP、便携式信息系统、手机、助听器等领域得到了广泛应用。
最小系统模块是使得DSP芯片能够工作的最精简模块。如何以最短的开发周期．开发出适于自己应用的高性能低成本的DSP最小系统模块，是进行DSP系统开发的第一步。最小系统模块设计包括硬件设计和软件设计。
本次设计是对TI公司生产的16位定点DSP芯片——TMS320VC5402进行最小系统模块硬件设计，它可以很方便地与外围模块组合成不同功能的应用系统。
1 DSP简介
1.1 DSP 的应用领域
在近20 多年时间里，DSP 芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域。主要应用有信号处理、通信、语音、图形、图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。
DSP 主要应用市场为3C 领域，占整个市场需求的90%。数字蜂窝是DSP最为重要的应用领域之一。由于DSP 具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝重新崛起，并创造了一批诸如GSM、CDMA 等全数字蜂窝网。在Modem 器件中，DSP 更是成效卓著，不仅大幅度提高了传输速率，且具有接收动态图像能力。另外，可编程多媒体DSP 是PC 领域的主流产品。以XDSL Modem为代表的高速通信技术与MPEG 图像技术相结合，使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能
实现实时交换。目前的硬盘空间相当大，这主要得益于CDSP（可定制DSP）的巨大作用。预计在今后的PC 机中，一个DSP 即可完成全部所需的多媒体处理功能。DSP 也是消费类电子产品中的关键器件。由于DSP的广泛应用，数字音响设备的更新换代周期变得非常短暂。用于图像处理的DSP，一种用于JPEG 标准的静态图像数据处理；另一种用于动态图像数据处理。
1.2 DSP的特点
DSP 芯片是模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用微处理器，其处理速度比最快的CPU 还快10-50 倍，具有处理速度高、功能强、性能价格比好以及速度功耗比高等特点，被广泛应用于具有实时处理要求的场合。
DSP 系统以DSP 芯片为基础，具有以下优点。
1．高速性，DSP运行速度高达1000MIPS以上
2．编程方便，可编程DSP可使设计人员在开发过程中灵活方便的对软件进行修改和升级。
3．稳定性好，DSP系统以数字处理为基础，受环境温度及噪声的影响比较小，可靠性高。
4．可重复性好，数字系统的性能基本上不受元器件参数性能的影响，便于测试、调试TMS320VC5402最小系统原理图设计和大规模生产。
5．集成方便，DSP系统中的数字部件有高度的规性，便于大规模集成。
6．性价比高,常用的DSP价格在5美元以下。
2 TMS320VC5402 的硬件结构
TMS320VC5402 是TI 的第七代DSP 产品之一，它具有优化的CPU 结构，部有1 个40 位的算术逻辑单元(包括一个40 位的桶式移位寄存器和2 个独立的40 位累加器)，一个17×17 的乘法器和一个40 位专用加法器，16K 字RAM 空间和4K×16bit ROM 空间。共20 根地址线，可寻址64K 字数据区和1M 字程序区，具有64K I/O 空间。处理速度为l00M IPS ，速度高、功耗低。
TMS320VC5402 采用修正的哈佛结构和8 总线结构(4 条程序/数据总线和4条地址总线)，以提高运算速度和灵活性。在严格的哈佛结构中，程序存储器和数据存储器分别设在两个存储空间，这样，就允许取址和执行操作完全重叠。修正的哈佛结构中，允许在程序和数据空间之间传送数据，从而使处理器具有在单个周期同时执行算术运算、逻辑运算、位操作、乘法累加运算以及访问程序和数据存储器的强大功能。与修正的哈佛结构相配合，TMS320VC5402 还采用了一个6 级深度的指令流水线，每条流水线之间彼此独立，在任何一个机器周期可以有1 至6 条不同的指令在同时工作，每条指令工作在不同的流水线上，使指令的执行时间减小到最小和增大处理器的吞吐量。
TMS320VC5402 的硬件结构具有硬件乘法器、8 总线结构、功能强大的片存储器配置和低功耗设计的特点。因此，可以进行高速并行处理，同时，集成度高可节省硬件开销，提高系统抗干扰性。它除了完成数字信号处理任务外，还可以兼顾通用单片机的操作任务，因此，它是集数字信号处理与通用控制电路于一体的多功能低功耗微处理器。