DSP主控板硬件设计

优质文档在您身边/双击可除DSP主控板硬件设计1 课题来源及研究的目的和意义产品研制、生产、使用过程中，先进的检测技术和检验设备是检测产品性能参数及缩短研制时间的有利保障。

因此测试设备是整个产品生命周期内不可或缺的关键部分。

根据被测对象需要测量的参数和功能，测试设备在主控制器的控制下完成对产品的测试，可以提高产品的测试效率和测试结果的准确性。

纵观测试设备的发展历程可以发现，测试设备均由一个控制器加上外围电路并辅以一定的通讯方式组成，控制器是整个测试设备“神经中枢”，控制外围模块的运行。

目前能作为主控制器使用的有单片机、嵌入式微处理器以及DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）等。

前两者虽然在某些领域也得到很大的发展，但由于设计的出发点不同，决定了其自身的局限性，即不能用于高速数字信号运算，而这恰恰是DSP的优势所在[1]。

在测试设备领域，难免要进行大量数字信号的处理，因此在选择主控制器时应有选择性的选用DSP而不是单片机或嵌入式处理器[2]。

在测控台中扮演另一重要角色的当数FPGA。

FPGA（Field Programmable Gate Array）是现场可编程门阵列的简称，是可编程逻辑器件（PLD）问世以来的第四代产品。

自八十年代中期诞生以来，由于其速度快、集成度高及用户定义逻辑功能而备受广大电子工程师的青睐。

用户可以利用分布在CLB周围的可编程互连资源以串联、并联或混合方式把相应的CLB连接起来，实现更复杂的逻辑功能。

由于FPGA的现场可编程性及高密度性，所以电路设计的大部分工作都是在计算机上完成，使得产品的开发周期缩短，风险投资减小。

而且FPGA的功能完全由用户设计的配置程序所决定，在不改变其外部接口的情况下可以很方便地改变其电路的逻辑功能。

基于以上分析，并且考虑到测试设备的通用性及可扩展性，选用DSP和FPGA 组合设计出最小系统板（并预留I/O接口及功能接口用于系统扩展），以此作为测试设备的控制器必将大大缩短测试设备的研制周期，所以该课题具有较高的应用价值和实际意义。

DSP硬件设计DSP硬件设计包括：硬件方案设计、DSP及周边器件选型、原理图设计、PCB设计及仿真、硬件调试等。

前一讲我们详细讲述了硬件方案设计、DSP及周边器件选型两部分内容，本讲详细讲述原理图设计、PCB设计、硬件调试等内容。

以期共享设计的经验，并能够提高大家的设计效率。

一、系统资源规划硬件设计的前提需要做的一件事是对整个系统的资源进行规划，最终得到系统的资源分配表，即Memory Map。

表1提供了一个用TMS320DM642设计的图像处理系统的地址映射表。

通过表1我们可以清晰地看到程序空间、数据空间、图像输入口等资源的地址。

经过对系统资源的规划，我们的硬件设计才能够有整体的规划，不然设计出来的原理图就是非常盲目的“无源之水”。

二、硬件原理图设计DSP的芯片厂家在设计出每一种DSP芯片时一般都提供了相应的EVM（评估板）参考原理图设计，大家可以通过网络免费下载，或通过购买原装的EVM 板得到。

详细的针对某一个板的原理我们就不细讲解，根据作者多年从事DSP设计的经验把设计中的技巧总结出来与大家分享。

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，也可由板上的晶振提供。

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（一般需要20ms以上），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。

开关磁阻电机调速系统硬件设计方案一开关磁阻电机调速系统整体方案开关磁阻电机调速系统由电机，功率变换电路，控制电路，检测电路，保护电路以及键盘、显示电路组成，其中电源部分可以看成一个相对独立的电路。

检测电路包括对各相电流，主电源电流，主电源电压，功率开关元件的电压，功率开关元件的温度，负载以及转速的检测；保护电路与检测电路有一定的联系，包括因过流，过压，过热，过载，欠压等故障而实行的保护。

二TMS320F240 CPU 系统整个调速系统中DSP是核心内容，控制软件和外围接口构成DSP控制系统。

其中：ADCIN2，ADCIN3，ADCIN4作为A，B，C三相电流反馈值输入通道。

CAP1，CAP2，CAP3作为电机运行1、2、3三只光电脉冲发生器光电脉冲输入通道。

IOPB0，IOPB1，IOPB2作为电机启动时，1、2、3三只光电脉冲发生器光电脉冲输入通道。

IOPB3作为主电源过流检测信号输入通道。

IOPB4作为主电源过压检测信号输入通道。

IOPB5作为主电源欠压检测信号输入通道。

/XINT1作为键盘、显示中断请求信号输入通道。

/PDPINT作为严重故障信号输入通道。

PWM1~6作为六路PWM波控制功率元件信号输出通道。

关于F240及其周边电路详见以下电路图：CPU.sch------------------CPU以及周边电路原理图；CPUPower.sch----------DSP电源电路原理图；Ex-Ram.sch-------------DSP扩展RAM电路原理图。

三键盘、显示电机要求有命令输入和运行信息显示，采用专用键盘显示接口芯片Intel8279来管理键盘输入和显示输出。

根据要求分析，应有启动键（START），停机键（STOP），电机换向键（DIREC），设定键（SETV），0值键，1值键，2值键，3值键，4值键，5值键，6值键，7值键，8值键，9值键共14个键值；有关电机的升速时间，降速时间等参数的设定通过软件设定，以减少硬件的开销。

DSP硬件系统的设计DSP（数字信号处理器）硬件系统是一种专门用于处理数字信号的处理器。

它可以用于各种应用领域，如音频和视频处理、通信系统、雷达和成像系统等。

在设计DSP硬件系统时，需要考虑多个因素，包括性能要求、功耗、实时性和扩展性等。

本文将详细介绍DSP硬件系统的设计过程。

首先，在DSP硬件系统的设计中，需要明确系统的性能要求。

这包括数据处理速度、存储器大小、输入输出接口等方面。

性能要求将直接影响到硬件设计的复杂度和成本。

因此，需要仔细分析系统的应用场景和所需功能，确保所设计的硬件系统能够满足性能要求。

其次，需要选择适合的DSP芯片。

市面上有许多不同的DSP芯片，每个芯片都有其独特的特性和性能。

在选择DSP芯片时，需要考虑芯片的性能指标（如时钟速度、处理能力），软件开发工具的可用性，以及芯片的功耗等因素。

此外，还需要考虑芯片的成本和可扩展性，以确保所选芯片能够满足系统的需求。

在DSP硬件系统的设计中，关键部分是处理器核心和存储器子系统。

处理器核心是执行DSP算法的主要组成部分，它负责进行定点或浮点数的运算和处理。

存储器子系统包括程序存储器、数据存储器和缓存等，用于存储数据和程序指令。

在设计处理器核心和存储器子系统时，需要考虑其性能和可靠性。

此外，还需要设计适当的输入输出接口。

输入输出接口是连接DSP硬件系统与其他外围设备的通道，它包括模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）等。

在设计输入输出接口时，需要考虑系统的数据传输速率、精度和稳定性等因素。

为了提高DSP硬件系统的性能，还可以采用并行处理的方法。

并行处理可以通过增加处理器核心的数量来提高系统的并行计算能力。

此外，还可以通过使用硬件加速器和协处理器等技术来提高系统的处理能力。

最后，在设计DSP硬件系统时，还需要考虑功耗和实时性。

功耗是指系统所消耗的电能，它直接影响到系统的使用成本和散热问题。

实时性是指系统对输入信号的响应时间，在一些应用领域（如通信系统）中非常重要。

多路语音记录器DSP板硬件设计说明书（产品化）中国通广电子公司开发部2006.11.061 .概述 (3)2 .总体设计 (3)3. 主板设计 (4)3.1供电系统 (4)3.2语音编码/解码 (5)3.3 DSP电路设计 (6)3.4语音回放通道 (6)3.5微处理器电路 (7)3.6局部总线设计 (7)4. 连接器信号定义 (9)4.1局部总线接口（欧式插座-96PIN ）定义 (10)4.2与语音板连接器的信号分配 (12)5 • DSP 介绍 (14)5.1 DSP芯片介绍 (14)5.2 AC48304C-C 运行模式 (14)5.3 AC48304 的HPI 接口说明 (15)5.4 AC48304 的HPI 驱动说明 (17)函数说明 (17)6. DSP板改动记录 (20)主控板控制总线地址总线数据总线DS采集板前置语音板P1.概述多路语音DSP采集板（以下简称DSP板）是一个附属于ARM主控板的设备，具有如下功能：支持至少多路语音同时采集、编码、存储、传输语音通道数量为4路支持4路语音回放语音编码支持G.711（64kbps ）、G.726（16/40kbps）、G.723.1（6.3/5.3kbps）支持本地参数的配置板上有微处理器通过接口对前置语音板状态进行监测，上报，并可以调节语音板的增益MPI总线图1多路语音记录器系统结构2 .总体设计根据记录器功能需求，DSP板的语音编/解码（即AD/DA ）芯片采用LE58QL021,DSP编码芯片采用AudioCodes公司的AC48304C-C。

板上对前置语音板进行监控的微处理采用WINBOND 公司的78E58。

经过前置语音板处理过的语音信号，首先进入CODEC编解码芯片进行数字化，处理成PCM数据流送入DSP芯片。

DSP芯片对数据流进行编码，然后通过HPI数据总线把编码后的数据送入ARM主控板。

CODEC芯片的4路都可以实现语音回放的功能。

dsp硬件设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握DSP硬件设计的基本原理和方法，培养学生进行DSP硬件系统设计和实现的能力。

具体目标如下：1.掌握DSP芯片的基本结构和原理。

2.了解DSP硬件设计的基本流程和步骤。

3.熟悉DSP系统的硬件架构和关键模块。

4.能够使用DSP芯片进行硬件系统设计。

5.能够进行DSP系统的硬件调试和验证。

6.能够分析和解决DSP硬件设计中遇到的问题。

情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队合作精神。

2.培养学生对DSP硬件设计的兴趣和热情。

3.培养学生对科技发展的关注和对工程实践的重视。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.DSP芯片的基本结构和原理：介绍DSP芯片的内部结构、工作原理和特性。

2.DSP硬件设计的基本流程和步骤：讲解DSP硬件设计的过程，包括需求分析、硬件架构设计、硬件电路设计、硬件调试和验证等。

3.DSP系统的硬件架构和关键模块：介绍DSP系统的硬件架构，包括中央处理单元、存储器、输入输出接口等关键模块。

4.DSP硬件设计的实践案例：通过实际案例分析，使学生掌握DSP硬件设计的方法和技巧。

三、教学方法本课程的教学方法将采用多种教学手段相结合的方式，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握DSP硬件设计的基本原理和方法。

2.讨论法：通过分组讨论和实践案例的分析，培养学生的思考能力和团队合作精神。

3.实验法：通过实验操作，使学生熟悉DSP硬件设计的实践过程和技巧。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。

1.教材：选择适合本课程的教材，为学生提供系统的学习资料。

2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资源。

3.多媒体资料：制作课件和教学视频，以图文并茂的形式展示教学内容。

4.实验设备：提供DSP实验板和相关的实验设备，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化评估方式，全面客观地评价学生的学习成果。

DSP试验完整系统硬件设计确定硬件设计方案，器件选择，原理图设计，PCB板设计，硬件调试1，最小系统设计就是满足DSP运行的最小硬件组成：通常采用低电压设计，双电源供电，即内核电源CVDD（为芯片的内部逻辑提供电压，CPU,时钟电路，所有外设逻辑，1.6V，与3.3相比，课大大降低芯片功耗）和I/O电源DVDD（3.3V，直接与外部低电压器件进行接口，不需要额外的电平转换电路）。

电压转换电路：使用LDO稳压器（5V-3.3V），使用齐纳二极管低成本系统，使用整流二极管，使用开关稳压管，电压比较器，等等。

书上介绍的有MAX748A（5转3.3），TPS7301（5转1.6V），TPS767D301来实现双电源（5转3.3和5转1.6都有）。

咱们系统中应用的是TLV1117来实现电压转换，这是为什么？5V供电外接电解电容和电容用意何在，5V的电通过电阻给电解电容进行充电，电容两端的电会由0V慢慢的升到4V左右（此时间很短一般小于0.3秒），我觉得应该是为了稳压吧，让输入电压稳定在5V。

74LVC04是一个反相器，A为输入,Y为输出，EXT_RESET为1A输入，P4的一个引脚输出口。

EXT_RESET复位信号也送入CPLD（XC9536XL有DSPRST引脚，接主芯片的91），作为系统的复位信号之一。

EXT_RESET反相后，作为SMR接入TL16C550C 异步通信芯片的MR（主复位（高电平有效），清除最ACE 寄存器和置位各种电平的输出信号），也就是说在复位有效时，是不能进行异步串口通信的，这一点说明了复位信号不可屏蔽，在任何时候都能对系统进行复位。

TCK测试时钟输入引脚，TDI测试数据输入信号，TDO测试数据输出信号，TMS测试方式选择信号，TRST测试复位信号，EMU0仿真器中断0引脚，EMU1仿真器中断1引脚/关闭所有输出引脚。

TRST为高事，改引脚作为仿真系统的中断信号，。

为低时，所有输出设置为高阻状态。