253第８章 ＤＳＰ应用系统设计
本章主要内容:
Ø 2812 DSP系统硬件设计 (Hardware Design for 2812 DSP Systems)
Ø 基于DSP的数字运动控制系统(A DSP Based Digital Motion Control System)
Ø 快速傅里叶变换与ＦＩＲ数字滤波器(Fast Fourier Transform and FIR Digital Filters)
８．１ 2812 DSP系统硬件设计
DSP系统硬件设计一般包括根据系统要求选择合适的DSP芯片、选择外围芯片、设
计原理图与设计印刷电路板(PCB)图等过程。
一个典型的2812 DSP应用系统如图8-1所示。如果不包括外部扩展的存储器等芯片，
就构成一个单片DSP系统（Single Chip Solution），即DSP最小系统。除DSP芯片外，
最小系统主要包括电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG接口电路、通信接口驱动电路
与应用电路等。根据需要，还可以扩展外部存储器、D/A转换器等电路。
时钟电路ＣＡＮ驱动器
ＳＮ６５ＨＶＤ２５１ＳＰＩＷＤ
ＳＣＩＣＡＮＩ／ＯＦｌａｓｈ
扩展６４ＫＷ ＲＡＭ
ＩＳ６１ＬＶ６４１６ＱＥＰ
单元Ａ／Ｄ
接口ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ＤＳＰ驱动器
ＭＡＸ３２３２复位电路
ＪＴＡＧ
接口电源电路
图8-1 2812 DSP系统
1. 电源电路
2812 DSP系统至少需要两组电源供电，内核电源VDD为1.8V(或1.9V)，片内外设
电源VDDIO为3.3V。2812 DSP的Flash编程电压VDD3VFL、ADC模拟电路电源VDDA1、
VDDA2也为3.3V，有时需要独立的模拟电源。
一般3.3V、1.8V电源可以通过对5V电源进行变换得到。常用的电源芯片如表8-1
所示。
表8-1常用的电源芯片
型号 规格 备注
TPS767D318PWP 1.8V 3.3V 1A 双电压输出+3.3V和+1.8V 254
信息科技 中国科技信息２０１ ４年第。３，０４期合刊・ｃＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｆｅｂ．２ｏ１４
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图２电源模块电路
２。２ Ａ／Ｄ保护电路
ＡＤＣ模块模拟电压输入范围为０～３Ｖ，在实际采样信
号时，并不能保证所采集的信号在输入范围内，在该范围
以外的信号输入时可能会损坏Ａ／Ｄ端口，从而对应的采样
端口不能正常工作。该保护电路的设计目的在于将模拟输
入电压限制到０～３．３Ｖ，如图３Ｎ示。
模 —李 出
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一
图４时钟模块电路
２．３时钟模块
一个系统能否可靠工作，时钟最关键。Ｆ２８１２提供两
个时钟管脚，即ｘ１／ＸＣＬＫＩＮ（输入），ｕｘ２（输出）。本
文利用ＤＳＰ的内部振荡器，即在两个管脚之间连接一个
晶体，使能内部振荡，如图４所示。两脚之间晶振的频率
３０ＭＨｚ，晶体具有３０—１５０ｆ￣，最大功耗不超过１Ｍｗ，满足
时钟频率精确、稳定的需求。
２．４复位电路
Ｆ２８１２的复位引脚为处理器提供硬件初始化的方法，
属于不可屏蔽的外部中断，如图５所示。Ｒｅ复位电路能够
实现上电复位和手动复位两种功能。
图５复位电路
一８６一 图６ ＪＴＡＧ方针接口电路 ８
ｌ
２．５ ＪＴＡＧ仿真接Ｅｌ电路
Ｆ２８１２ｋ的ＪＴＡＧ接Ｅｌ符合ＩＥＥＥｌ１４９标准，可以
通过这个接１７１，向ＤＳＰ载入程序。利用ＰＣ机和仿真器
ＸＤＳ５１０一ＵＳＢ２．０，通过ＪＴＡＧ接口就可以实现ＤＳＰ的控
制。仿真接口电路如图６所示。必须注意，Ｆ２８１２的ＥＭＵ０
￣Ｉ：ＩＥＭＵ１引脚必须用电阻上拉Ｎ３．３Ｖ，否则不能进入仿真
环境。
３．系统软件设计
本文的软件部分是基于ＣＣＳ３．３开发系统实现的，开
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-可编辑修改- 第一章
1、数字信号处理实现方法一般有几种？答：课本P2（2.数字信号处理实现）
2、简要地叙述DSP芯片的发展概况。答：课本P2（1.2.1 DSP芯片的发展概况）
3、可编程DSP芯片有哪些特点？答：课本P3（1.2.2 DSP芯片的特点）
4、什么是哈佛结构和冯诺依曼结构？他们有什么区别？答：课本P3-P4(1.采用哈佛结构）
5、什么是流水线技术？答：课本P5（3.采用流水线技术）
6、什么是定点DSP芯片和浮点DSP芯片？它们各有什么优缺点？
答：定点DSP芯片按照定点的数据格式进行工作，其数据长度通常为16位、24位、32位。
定点DSP的特点：体积小、成本低、功耗小、对存储器的要求不高；但数值表示范围较窄，必须使用定点定标的方法，并要防止结果的溢出。
浮点DSP芯片按照浮点的数据格式进行工作，其数据长度通常为32位、40位。
由于浮点数的数据表示动态范围宽，运算中不必顾及小数点的位置，因此开发较容易。但它的硬件结构相对复杂、功耗较大，且比定点DSP芯片的价格高。通常，浮点DSP芯片使用在对数据动态范围和精度要求较高的系统中。
7、DSP技术发展趋势主要体现在哪些方面？答：课本P9（3.DSP发展技术趋势）
8、简述DSP系统的构成和工作过程。答：课本P10（1.3.1DSP系统的构成）
9、简述DSP系统的设计步骤。答：课本P12（1.3.3DSP系统的设计过程）
10、DSP系统有哪些特点？答：课本P11（1.3.2DSP系统的特点）
11、在进行DSP系统设计时，应如何选择合理的DSP芯片？答：课本P13（1.3.4DSP芯片的选择）
12、TMS320VC5416-160的指令周期是多少毫秒？它的运算速度是多少MIPS？
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第 1 章
1.简述 DSP 芯片的主要特点。
答：哈佛结构；多总线结构；指令系统的流水线操作；专用的硬
件乘法器；特殊的 DSP 指令；快速的指令周期；硬件配置强。
2.请详细描述冯·诺曼依结构和哈佛结构，并比较它们的不同。
答案在 P6 第一自然段。
3.简述 DSP 系统的设计过程。
答案依图 1-3 答之。
4.在进行 DSP 系统设计时，如何选择合适的 DSP 芯片？ 答：芯片运算速度；芯片硬件资源；运算精度（字长）；开发工具；
芯片的功耗；其他因素（封装形式、环境要求、供货周期、生命周期
等）。
5.TI 公司的 DSP 产品目前有哪三大主流系列?各自应用领域是什
么?
答案在 P8 第二自然段。
第 2 章
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21 一、填空题 百度文库 -
让每个人平等地提升自我
21
1.TMS320C54x DSP 中传送执行指令所需的地址需要用到 PAB、
CAB、DAB 和 EAB 4 条地址总线。P13
2.DSP 的基本结构是采用哈佛结构，即程序和数据是分开的。
3.TMS320C54x DSP 采用改进的哈佛结构，围绕 8 条 16 位总线建
立。P13
4.DSP 的内部存储器类型可分为随机存取存储器(RAM)和只读
存储器(ROM)。其中 RAM 又可以分为两种类型：双访问 RAM,即
DARAM 和单访问 RAM,即 SARAM。P24-2.4 节
5.TMS320C54xDSP 的内部总存储空间为 192K 字，分成 3 个可选 择的存储空间： 64K 程序存储器空间、64K 数据存储器空间和 64KI/O
存储空间。P23-2.4 节
6.TMS320C54x DSP 具有 2 个 40 位的累加器。
7.溢出方式标志位 OVM=1，运算溢出。若为正溢出，则 ACC 中
的值为 00 7FFF FFFFH 。
