Ti公司DSP技术发展历程和现状及其应用实例分析 (3)
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DSP技术的最新发展及其应用现状(1)2008-05-26 09:29:50 作者:吕海英来源:中国自动化网数字信号处理(DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。
在通常的实时信号处理中,它具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点,这都是模拟系统所不及的。
DSP的发展大致分为三个阶段:在数字信号处理技术发展的初期(二十世纪50~60年代),人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。
直到70年代,有人才提出了DSP的理论和算法基础。
一般认为,世界上第一个单片DSP 芯片应当是1978年AMI公司发布的S2811。
1979年美国Intel 公司发布的商用可编程器件2920是DSP 芯片的一个主要里程碑。
这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。
1980 年,日本NEC 公司推出的mP D7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP 芯片,从而被认为是第一块单片DSP器件。
随着大规模集成电路技术的发展,1982年美国德州仪器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品,标志着实时数字信号处理领域的重大突破。
TI公司之后不久相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28、第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32。
90年代DSP发展最快,TI公司相继推出第四代DSP芯片TMS320C40/C44、第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X、第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX、集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等。
随着CMOS技术的进步与发展,日本的Hitachi 公司在1982年推出第一个基于CMOS工艺的浮点DSP芯片,1983年日本Fujitsu公司推出的MB8764,其指令周期为120ns,且具有双内部总线,从而使处理吞吐量发生了一个大的飞跃。
Ti公司DSP芯片特点、技术发展历程和现状及其应用实例分析_Ti公司DSP芯片特点、技术发展历程和现状及其应用实例分析一、Ti公司DSP芯片特点特点哈佛结构哈佛结构是不同于传统的冯·诺曼(Von Neuman)结构的并行体系结构,其主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中,即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编址,独立访问。
与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线两条总线,从而使数据的吞吐率提高了一倍。
为了进一步提高运行速度和灵活性,TMS320系列DSP芯片在基本哈佛结构的基础上作了改进,一是允许数据存放在程序存储器中,并被算术运算指令直接使用,增强了芯片的灵活性;二是指令存储在高速缓冲器(Cache)中,当执行此指令时,不需要再从存储器中读取指令,节约了一个指令周期的时间。
流水线与哈佛结构相关,DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行时间,从而增强了处理器的处理能力。
TMS320系列处理器的流水线深度从2~6级不等。
也就是说,处理器可以并行处理2~6条指令,每条指令处于流水线上的不同阶段。
专用的硬件乘法器TMS320系列DSP芯片中具有一个专用的硬件乘法器,用1~4条指令就能完成一次乘法和一次加法运算,因此,在一个指令周期内可完成乘法运算,而在通用的微处器中,乘法指令是靠一系列加法来实现的,因此,TMS320系列DSP乘法速度远远高于通用微处理器。
特别的DSP指令利用DSP的特殊指令可以将多条指令才能完成的功能用一条指令来完成,这样可大大提高运算速度。
快速的指令周期哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计,可使DSP芯片的指令周期在200ms以下。
丰富的指令系统TMS320C31-40的汇编语言指令集特别适合于数字信号处理。
所有指令占一个机器字长,大部分指令是单周器的。
指令集共有113条指令,可以分为六类:数据传送类、二操作数算术/逻辑类、三操作数算术/逻辑类、程序控制类、互锁操作类及并行操作类。
Ti公司DSP技术发展历程和现状其应用实例分析。
美国德州仪器公司(TI)是一家全球性的半导体公司,也是世界领先的数字信号处理和模拟技术的设计商和供应商,是推动因特网时代的半导体引擎。
公司总部设在德克萨斯州的达拉斯,其业务包括半导体、工业电子材料、教育产品。
公司在全球超过25个国家设有制造或销售机构。
多年来Ti公司的里程碑:TI为全球众多的最终用户提供完整的解决方案•TI占有全球DSP市场48%的份额,市场排名第一•TI在混合信号/模拟产品市场排名第一•1999年售出的数字蜂窝中,超过半数使用的是TI的DSP解决方案•全球每年投入使用的调制解调器中,有三分之一使用TI的DSP。
TI是世界上发展最快的调制解调器芯片组供应商。
•全球十分之九的高性能硬盘驱动器采用TI的DSP•全球超过70%的DSP软件是为TI的DSP解决方案而编写的•TI占有北美图形计算器市场80%的份额•TI在世界范围内拥有6000项专利下面简单介绍一下TI公司DSP的发展历程和现状:在经历整整二十年的市场拓展之后,DSP所树立的高速处理器地位不仅不可动摇,而且业已成为数字信息时代的核心引擎。
与此同时,DSP的市场正在蓬勃发展。
根据Forward Concepts 分析家的预测,今年全球DSP销量将达到$82亿美元,比去年增加约三分之一。
而对于2004年和2005年的预测值,则分别是$108亿元和$140亿元,并预言未来几年DSP都将以每年超过30%的速度成长。
根据CCID权威的分析,中国DSP 市场今年可达到120亿元人民币,比去年增长约40%,未来的增长将可能超过全球的平均速度。
对于DSP市场的高速增长,许多人充满着浓厚的兴趣。
下面将结合DSP纵向的发展历程和横向的拓展方向进行探讨,以便探讨DSP市场拓展的特点。
DSP商品化历程对于TI推出业界第一颗商用DSP的历史,TI首席科学家Gene Frantz在一篇名为《DSP: 如何使TI风险业务变成其最大的业务(DSP: How TI's Risky Business became it BIGGEST business)》的文章有极为精彩的分析。
DSP 技术的最新发展及其应用现状(12008-05-26 09:29:50 作者 :吕海英根源 :中国自动化网数字信号办理(DSP 是一门波及很多学科而又宽泛应用于很多领域的新兴学科。
在往常的及时信号办理中,它拥有可程控、可预示性、精度高、稳固性好、靠谱性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等长处,这都是模拟系统所不及的。
DSP 的发展大概分为三个阶段 :在数字信号办理技术发展的早期(二十世纪 50~60 年月 ,人们只好在微办理器上达成数字信号的办理。
直到70 年月 ,有人材提出了 DSP 的理论和算法基础。
一般认为 ,世界上第一个单片 DSP 芯片应该是 1978 年 AMI 公司公布的 S2811。
1979 年美国 Intel 公司公布的商用可编程器件 2920 是 DSP 芯片的一个主要里程碑。
这两种芯片内部都没有现代 DSP 芯片所一定有的单周期乘法器。
1980 年 ,日本 NEC 公司推出的 mP D7720是第一个拥有硬件乘法器的商用DSP 芯片 ,进而被以为是第一块单片 DSP 器件。
跟着大规模集成电路技术的发展,1982 年美国德州仪器公司推出生界上第一代DSP 芯片 TMS32010 及其系列产品 ,标记着及时数字信号办理领域的重要打破。
TI 公司以后不久接踵推出了第二代DSP 芯片 TMS32020、TMS320C25/C26/C28、第三代 DSP 芯片 TMS320C30/C31/C32。
90 年月 DSP 发展最快 ,TI 公司接踵推出第四代 DSP 芯片 TMS320C40/C44、第五代 DSP 芯片TMS320C5X/C54X 、第二代 DSP 芯片的改良型 TMS320C2XX 、集多片 DSP 芯片于一体的高性能 DSP 芯片 TMS320C8X 以及目前速度最快的第六代 DSP 芯片 TMS320C62X/C67X 等。
跟着 CMOS 技术的进步与发展 ,日本的 Hitachi 公司在 1982 年推出第一个鉴于CMOS 工艺的浮点 DSP 芯片 ,1983 年日本 Fujitsu 公司推出的 MB8764, 其指令周期为 120ns,且拥有双内部总线 ,进而使办理吞吐量发生了一个大的飞腾。
DSP技术的开展及应用分析导语:在计算机技术及现代科技的迅猛开展下,DSP技术已经成为一门涉及面十分广阔的技术学科。
下文来谈谈DSP技术的开展及应用,欢送大家参考!DSP(Digital Signal Processing)是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。
在计算机技术及现代科技的迅猛开展下,DSP(数字信号处理)技术已经成为一门涉及面十分广阔的技术学科。
随着集成化DSP技术的问世,DSP技术得到了极大的开展,同时也使DSP的应用领域更为广阔。
目前,DSP技术已经在计算机、电子、通信、仪器、军事、医学等领域得到了广泛应用。
基于DSP的信号处理系统,主要具有以下优势:(1)、丰富的外设DSP具有DMA(有一组或多组独立的DMA总线,与CPU的程序、数据总线并行工作,在不影响CPU工作的条件下,DMA速度已达800Mbyte/s以上)、串口、定时器等外设。
(2)、特殊的寻址模式DSP处理器往往都支持专门的寻址模式,它们对通常的信号处理操作和算法是很有用的。
例如,模块(循环)寻址(对实现数字滤波器延时线很有用)、位倒序寻址(对FFT很有用)。
(3)、可程控性基于DSP的信号处理系统,设计有多种软件,不同软件可执行不同的信号处理任务,如载入数据采集软件后,就可对数据进行采集,假设载入解调、调制软件,那么可进行调节解调。
、数据处理能力强大DSP芯片应用的是哈佛结构,该结构中将数据存储和程序存储空间是别离开的,各自具有数据总线和地址总线,正是这种结构使其能够同时进行数据和指令处理,使处理效率大为提升。
DSP应用论文院系名称:信息学院专业班级:电科 **姓名: * *学号:20084836****指导老师: * * *Ti 公司DSP 技术发展历程和现状及其应用实例分析1. 发展历程德州仪器(Texas Instruments),简称Ti ,是全球领先的半导体公司,为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理(DSP及模拟器件技术。
Ti 公司拥有超过70年的悠久历史,于1996年开始致力于公司转型,专注于为信号处理市场生产半导体,并带动了无线和移动因特网市场的巨大变革。
这一转型以及随之进行的一系列收购,资产剥离和其它动作,使Ti 公司成为当今一流的半导体公司之一。
对于Ti 推出业界第一颗商用DSP 的历史,Ti 首席科学家Gene Frantz在一篇名为《DSP:如何使Ti 风险业务变成最大的业务》对DSP 有过极为精彩的分析,在这篇文章中他提到DSP 最初还只是一项技术的名称,即数字信号处理。
这项技术在20世纪60年代从校园中兴起,到七十年代才由计算机实现部分实时处理,而用于高尖端领域。
八十年代前后,陆续有公司设计出适合于DSP 处理技术的微处理器,于是DSP 开始成为一种高性能处理器的名称。
Ti 公司在1982年成功推出其第一代DSP 芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等,其出色的性能和特性倍受业界的关注。
随着DSP 成本的降低,DSP 不仅在军事,而且在工业和商业应用中不断获得成功。
进入九十年代,有多家公司跻身于DSP 领域与Ti 进行市场竞争。
Ti 首家提供可定制DSP ,称作cDSP 。
cDSP 基于DSP 的内核的设计可使DSP 具有更高的系统集成度,大大加速了产品的上市时间。
同时Ti 瞄准DSP 电子市场上成长速度更快的领域,适时地提供各种面向未来的发展解决方案。
到九十年代中期,这种可编程的DSP 器件已经广安应用于数据通信、海量存储、语音处理、汽车电子、消费类音频和视频产品等等,其中最为辉煌的成就是在蜂窝电话中的成功。
Ti企业DSP技术发展历程和现实状况及其应用实例分析德州仪器(TI)是世界上最大旳半导体企业之一,一直致力于提供创新半导体技术, 协助客户开发世界最先进旳电子产品。
其模拟、嵌入式处理以及无线技术不停深入至生活旳方方面面, 从数字通信娱乐到医疗服务、汽车系统以及多种广泛旳应用, 无所不在。
一、Ti企业DSP技术发展历程TI成立于 1930 年, 成立之初是一家使用地震信号处理技术勘探原油旳地质勘探企业。
1951 年更名为现用名旳德州仪器企业。
1954年进入半导体市场, 推出首款商用硅晶体管。
1958年 TI工程师Jack Kilby发明首块集成电路(IC)。
1967年发明手持式电子计算器。
1971年发明单芯片微型计算机。
1973年获得单芯片微处理器专利。
1978年推出首个单芯片语言合成器, 初次实现低成本语言合成技术。
1982年推出单芯片商用数字信号处理器(DSP)。
1990年推出用于成像设备旳数字微镜器件, 为数字家庭影院带来曙光。
1992年推出microSPARC单芯片处理器, 集成工程工作站所需旳所有系统逻辑。
1995年启用Online DSP LabTM电子试验室, 实现因特网上TI DSP 应用旳监测。
1996年宣布推出0.18微米工艺旳Timeline技术, 可在单芯片上集成1.25亿个晶体管。
1997年推出每秒执行16亿条指令旳TMS320C6x DSP, 以全新架构发明DSP性能记录。
2023年推出每秒执行近90亿个指令旳TMS320C64x DSP芯片, 刷新DSP性能记录, 推出业界上功耗最低旳芯片TMS320C55x DSP, 推进DSP旳便携式应用。
2023年推出业界首款ADSL片上调制解调器——AR7。
二、Ti企业DSP技术现实状况自1982年以来, TI成为数字信号处理(DSP)处理方案全球旳领导厂商及先驱, 为全球超过30,000个客户提供创新旳DSP和混合信号/模拟技术, 应用领域涵盖无线通讯、宽带、网络家电、数字马达控制与消费类市场。
DSP发展和最新应用综述摘要:DSP是一种行数字信号处理运算的微处理器,是伴随微电子技术、数字信号处理技术、计算机技术发展产生的一类特殊处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
关键词:DSP芯片、DSP应用一、DSP发展1965年,快速傅立叶算法(FFT),使傅立叶分析的速度提高了数百倍,为数字信号处理的应用奠定基础。
20世纪70年代,由于集成电路技术的发展,使用硬件实现FFT和数字滤波的算法成为可能。
1978年,AMI公司宣布第一个DSP问世,但人们一般认为,20世纪70年代后期推出的Intel 2920才是第一片具有独立结构的DSP。
1981年,美国德州仪器(TI)公司研制出了著名的TMS320系列的首片低成本、高性能的DSP-TMS320C10,使DSP技术向前跨出了意义重大的一步。
90年代后,由于超大规模集成电路、微处理器技术的发展,数字信号处理无论在理论上还是在工程应用中,都是发展最快的学科之一,且日趋完善和成熟随着网络技术、通信技术、多媒体技术、人工智能的迅猛发展普及和应用,极大地刺激了数字信号处理理论、DSP技术在工程上的实现和推广应用。
DSP的性能指标不断提高,价格不断下降,获得广泛应用,已成为新兴科技:通信、多媒体系统、消费电子、医用电子等飞速发展的主要推动力DSP为核心的嵌入式系统将主导3C领域:Communication、Computer、Consumer二、DSP芯片特点DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器,有自己的完整指令系统,是以数字信号来处理大量信息的器件。
一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等,在其外围还可以连接若干存储器,并可以与一定数量的外部设备互相通信,有软、硬件的全面功能,本身就是一个微型计算机。
DSP采用的是哈佛设计,即数据总线和地址总线分开,使程序和数据分别存储在两个分开的空间,允许取指令和执行指令完全重叠。
Ti公司DSP技术发展历程、现状及其应用实例分析1.发展历程TI公司在1982年成功推出其第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等,之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28,第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32,第四代DSP芯片TMS320C40/C44,第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X,第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX,集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等。
TI 将常用的DSP芯片归纳为三大系列,即:TMS320C2000系列、TMS320C5000系列、TMS320C6000系列。
2.现状TMS320C5000系列DSP芯片目前包括了TMS320C54x和TMS320C55x两大类。
这两类芯片软件完全兼容,所不同的是TMS320C55x具有更低的功耗和更高的性能。
C54x是16为定点DSP芯片,适应远程通信等实时嵌入式应用的需要。
C54x 具有高度的操作灵活性和运行速度。
其结构采用改进的哈佛结构,具有专用硬件逻辑的CPU,片内存储器,片内外设,以及一个效率很高的指令集。
另外,使用C54x的CPU核和用户制定的片内存储器及外设所做成的派生器件,也得到了广泛的应用。
C55x是C5000系列DSP中的子系列,C54x发展起来的,并与之原代兼容,以便保护用户在C54x软件上的投资。
C55x工作在0.9V时,功耗低至0.005mW/MIPS。
工作在400MHz钟频时,可达800MIPS。
和120MHz的C54x 相比,其性能提高了5倍,功耗为C54系列的1/6。
C55x的核具有双MAC以及相应的并行指令,还增加了累加器、ALU和数据寄存器。
其指令集是C54x指令集的超集,以便和扩展了的总线结构和新增加的硬件执行单元相适应。
DSP应用课程论文院系名称:信息学院专业班级:电科0803学生姓名:王磊学号: 200848360301指导教师:张庆辉Ti公司DSP芯片特点、技术发展历程和现状及其应用一、TI公司发展历史:德州仪器(TI)是世界上最大的半导体公司之一。
始终致力于提供创新半导体技术,帮助客户开发世界最先进的电子产品。
其模拟、嵌入式处理以及无线技术不断深入至生活的方方面面,从数字通信娱乐到医疗服务、汽车系统以及各种广泛的应用,无所不在。
1938 年 12 月,Geophysical Service 在特拉华州创立名为Geophysical Service Inc. (GSI) 的子公司。
1939 年 1 月,母公司 Geophysical Service 更名为 Coronado Corporation。
1941 年,特拉华州子公司 GSI 被 GSI 的三位职员 H. Bates Peacock、J. Erik Jonsson 和 Cecil H. Green 以及 Geophysical Service 的两个创始人之一 Eugene McDermott 收购。
1945 年,Coronado Corporation 倒闭了,但 GSI 仍然存在。
1951 年 12 月,GSI 更名为 Texas Instruments Incorporated(德州仪器)。
1953 年 10 月,公司首次进入纽约证券交易所 (New York Stock Exchange),代号 TXN。
在 TI 发展之初,公司的目标是利用公司独有的技术能力从根本上颠覆传统市场,创造全新的市场。
德州仪器 (TI) 提供了创新的DSP 和模拟技术,可满足客户实际的信号处理需求。
除半导体之外,公司的业务还包括传感器和控制产品以及教育产品。
德州仪器的发展历程中始终贯穿一条清晰的主线,就是运用越来越先进的实时信号处理技术,实现从量变到质变的进步,真真切切地不断改变世界。
二、DSP处理系统的发展现状:DSP应用广泛,其主要应用市场为3C(Communication、Computer、Consumer-通信、计算机、消费类)领域,合占整个市场需求的90%。
DSP市场正处于高速成长的阶段。
在数字化、个人化和网络化的推动下,1997年世界DSP市场营销额超过32亿美元,预计未来的年均增长率高达40%,按照这一增长速度,至2007年,世界DSP市场营销额将突破500亿美元。
在全球DSP产品市场中,TI公司独占鳌头,占世界市场45%的份额,其次是朗讯(28%)、ADI(12%)、摩托罗拉(12%)、其他公司(3%)。
TI(Texas Instruments)公司是DSP业界公认的龙头老大。
TI产品遍及全球,每2个数字蜂窝电话中就有1 个采用TI产品,全世界90%的硬盘和33%的Modem均采用TI DSP技术。
1997年,TI公司的两项重大投资项目夯实了其地位不可动摇。
一是设立1亿美元的风险基金,支持那些需要启动资金的DSP应用企业,为掀起DSP的应用高潮打下坚实的基础。
二是启动500万美元的全球大学科研基金,用于支持各高校的DSP教育。
TI已在国内十余所大学建立了DSP实验室和技术中心。
国外的商业化信号处理设备一直保持着快速的发展势头。
欧美等科技大国保持着国际领先的地位。
例如美国DSP research公司,Pentek公司,Motorola公司,加拿大Dy4公司等,他们很多己经发展到相当大的规模,竞争也愈发激烈。
随着我国信息产业的发展,近年来我国的数字信号处理学科发展较快。
DSP处理器己经在我国的数字通信、信号处理、雷达、电子对抗、图像处理等方面得到了广泛的应用,为科学技术和国民经济建设创造了很大价值。
三、实例分析:1、需求分析DSP 数字信号处理器是近年来发展起来的一种新型微电子器件,是一种具有殊结构的微处理器。
DSP 芯片建立在数字处理的各种理论算法的基础上,专门成各种数字信息的处理,DSP 器件的出现使得各种数字信号处理算法得以实,简化了信息处理的程序以及速度,大大地促进了现代电子技术及信息技术的展。
使用 DSP 技术来实现对音频信号的处理,通过对比已有的不同的数字音频系统,选择更加合适技术和功能更加强大的芯片,进而优化设计音频电路。
硬件部分将详细给出芯片的选择依据以及参数的对比情况,进而给出相应的电路设计。
完成硬件设计之后,利用 MATLAB 实现数字滤波器的设计和仿真,在 CCS中编写 C 语言源代码实现 FIR 滤波,最后将程序烧写在 DSP 芯片中,验证电路和功能的正确性。
信号的数字化就是将连续变化的模拟信号转换成离散的数字信号,一般需要完成采样、量化和编码三个步骤,如图所示。
在本实例中选择TMS320VC5509A 作为本设计的主芯片。
2、基本硬件电路设计系统的研究技术路线已经在本章的第一节做了具体介绍,在本设计中硬件部分主要由两部分组成,一部分是前端原始模拟信号的音频调理部分,另一部分是以 DSP 为核心处理器的数字电路部分,以下对系统的硬件部分做详细介绍。
模拟部分由 ADC 和 DAC 前端的滤波、采样/保持、去毛刺和差分放大电路等组成,在下一节内容中给出具体方案,数字部分就是围绕 DSP 最小系统展开,下面就各部分模块给出具体设计方法,系统框图如下图所示。
由上图可知,DSP 作为核心芯片,是整个系统的大脑,其它模块可以分为组成 DSP 最小系统的电路部分,以及实现本设计功能的外围电路两大部分组成。
其中复位、电源、时钟、仿真电路等构成了最小系统,而 AD/DA 转换和存储器扩展等构成外围电路,下面对各部分硬件电路做详细介绍。
2.1复位电路自动复位电路的原理如下:在系统运行时,电路提供一个监视线,用来监视系统是否正常运行,在正常运行的时候,在规定时间里有一个高低电平变化的信号提供给监视线,在这个时间内信号不变化了,那么就说明系统运行故障或死机了,自动复位电路就认为系统不正常了,然后对其进行系统复位。
2.2电源电路TMS320VC5509A 芯片采用低电压双电源供电方式,在本设计中使用 TI 公司的两路输出的 TPS73HD301 芯片作为电源芯片,从外部电源提供的 + 5V 电压中得到一个 3.3V 和一个 1.6V 的电压,也就是采用内核电压和 I/O 电压分开的供电。
TMS320VC5509A 的电源分为内核电源和 I/O 电源,内核电源需要 1.6V 或者1.8V 电压,本设计中使用 1.6V 电压,其降低内核电压的主要目的是为了降低功耗,3.3V 供给 I/O 接口使用2.3时钟电路给 DSP TMS320VC5509A 芯片提供时钟有两种办法,一种是利用芯片自身内部的晶振电路,一种是将外部时钟源接到 DSP 芯片上。
利用 DSP 芯片内部提供的晶振电路时,在 X1 脚和 X2/CLKIN 脚之间连接晶振就可以启动内部振荡器;利用外部时钟源时,将 X1 脚悬空,外部时钟源直接接入 X2/CLKIN 脚即可。
2.4仿真电路DSP系统的调试需要用到DSP仿真器,仿真器与DSP的接口就叫做JTAG口,只需要根据 DSP 芯片的接口类型按照相应的接口标准设计就可以了,十分方便。
JTAG 是一种国际标准测试协议(IEEE 1149.1兼容),主要用于芯片内部测试。
现在多数的高级器件都支持JTAG协议,如DSP、FPGA器件等。
标准的JTAG接口是四线:TMS、TCK、TDI 和TDO, 分别是模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。
3、外围硬件电路设计:3.1音频信号编码解码模块电路设计在本设计中为了设计方便,并且考虑到音频信号的特点,选用集AD和DA功能于一体的转换芯片。
因为本设计使用的是TI公司的TMS320VC5509A芯片,为了接口方便并且更好的配合DSP芯片使用,本文选用 TI 公司的 AD 和 DA 转换芯片。
TLV320AIC23的外围接口主要由数字音频接口、麦克风输入接口、LINE IN输入接口、耳机输出接口、配置接口组成。
利用 TMS320VC5509A作为控制器,结合TLV320AIC23B的优点,可以设计出高性能音频信号处理系统,系统框图如下图所示。
TLV320AIC23 的 CS、SDIN、SCLK、MODE 四个引脚组成控制接口,DSP传送的配置信号可以改变 TLV320AIC23 的工作方式。
在本设计中把MODE接高电平,配置成SPI方式。
在此方式下,SDIN 为数据输入,CS 为帧同步信号,SCLK 为时钟同步信号。
TMS320VC5509A和TLV320AIC23B 的接口电路如下图所示。
由上图可以看到,TLV320AIC23B 的外围电路比较简单,只需要设计一些必要的滤波电路即可,由数据手册可以查到每个引脚的特性以及外围滤波电路的典型参数,这样对本文设计 TLV320AIC23B 的外围电路提供了方便。
使用TLV320AIC23B 而不使用 TLC320AD50C,除了 AIC23 芯片的性能优越以外,还有一个原因就是 AD50 需要设计专门的差分电路,而 AIC23 不需要,这就简化了设计也节省空间。
3.2存储器扩展电路的设计TMS320VC5509A 可以提供 16M 的存储空间,这全部16M的存储器均可作为数据空间或程序空间访问。
当CPU从程序空间读取程序代码时,使用24bit字节寻址;当程序访问数据空间时,则使用23bit字节寻址,这时需要在最低位添0,就使得在这两种情况下地址总线传送的都是24bit地址。
TMS320VC5509 A 的全部 16 M 存储器空间中,片内有 64K Byte s的DARAM和192KBytes的SARAM,此外,0 CE、1 CE、2 CE、3 CE 为DSP的可扩展外部存储空间。
TMS320VC5509A提供EMIF接口,即外部存储器接口,可以方便的与外部存储器无缝连接,它控制DSP和外部存储器之前的所有数据传输。
外部存储器接口框图如下图所示。
在本设计中,主要利用 DSP 实现数字滤波等功能(将在第四章做详细介绍),故可暂不使用 FLASH,如果需要完成更多的功能或者存储音频文件的话,也可以在现有基础上对存储空间继续扩展。
常用的FLASH 本文选用 AM29LV400/800B 作为存储器扩展芯片,与DSP的连接也十分方便,因为EMIF外接 FLASH 异步存储器提供了无缝接口,所以只需将对应引脚相连即可。
FLASH 比 EPROM 更具优势,FLASH 可直接使用3.3V电压,而 EPROM 的电压一般都是5V,这就需要电平转换。
FLASH现在发展速度很快,是高密度、电可重复擦写、非易失性、低功耗、小尺寸、高性能的便携式存储器,在对系统编程是对FLASH 烧写,无需专门设备,修改和升级方便,而且 FLASH 的寿命长,一般烧写的次数可以在十万次以上,几乎可以不考虑使用寿命的问题。