DSP应用系统中的硬件接口电路设计
作者：王立华邵玉芹韩敬东孟秀锦来源：微计算机信息点击数：1240 更新时间：2008-6-13
您可以添加到网摘让更多人关注此文章：
摘要：介绍了DSP应用系统的硬件接口电路：包括电平变换电路、仿真器JTAG接口电路、以及可扩展的硬件接口（如A/D、D/A、SRAM）等的设计方法，并给出了接口电路在设计时须注意的几个问题。
关键词：DSP 硬件接口电路电平变换
数字信号处理（Digital Signal Processing ,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，自DSP芯片诞生的二十多年来，其在控制、通信等领域得到了广泛的发展。在众多的DSP器件中，以TI公司的DSP应用最为广泛，本文以TI DSP为例介绍系统接口电路的设计。一个完整地DSP控制系统的硬件接口电路一般包括电平变换电路、仿真器接口JTAG电路、以及可扩展的硬件接口（如A/D、D/A、SRAM等）电路，而这些硬件接口电路是DSP系统工作的基础。
一、电平变换接口设计：
DSP系统是一个混合电压系统，存在着5V/3.3V混合供电现象：DSP芯片的I/O供电电压一般是3.3V，而外围芯片工作电压为5V，如EPROM、SRAM、A/D器件等。通常它们之间是不能直接相连的，设计中必须进行电平变换。
1、在混合电压系统中，不同电源电压的逻辑器件接口时存在的问题
（1）加到输入和输出引脚上允许的最大电压限制问题。器件对加到输入或者输出引脚上的电压通常是有限制的。这些引脚上一般有二极管或者分离元件接到电源。如果接入的电压过高，则电流将会通过二极管或者分离元件流向电源。例如I/O为3.3V供电的DSP，其输入电平不允许超过电源电压3.3V，而5V器件输出信号高电平可达4.4V，它会向3.3V电源充电，持续的电流将会损坏二极管和其它电路元件。
（2）两个电源间电流的互串问题。在等待或者掉电方式时，3.3V电源降到OV，大电流将流通到地，这使得总线上的高电压被下拉到地，这些情况将引起数据丢失和元件损坏。必须注意的是：不管在3.3V的工作状态还是在OV的等待状态都不允许电流流向电源。
（3）接口输入转换门限问题。5V器件和3.3V器件的接口有很多情况，同样TTL和CMOS间的电平转换也存在着不同情况。驱动器必须满足接收器的输入转换电平，并且要有足够的容限以保证不损坏电路元件。而输出电平一般无需变换。
2、在混合电压系统中，必须处理的信号电平配置
（1）5V TTL器件输出驱动3.3V TTL器件(LVC)输入。通常5V TTL器件可以驱动3.3V TTL器件的输入，因为典型双极性晶体管的输出并不能达到电源电压幅度。当一个5V 器件的输出为高电平时，内部压降限制了输出电压，典型情况是V CC-2V BE，即约为3.6V，这样工作通常不会引起5V电源的电流流向3.3V电源。但是因为驱动器结构会有所不同，所以必须控制驱动器的输出不宜超过3.6V，以防万一。
（2）3.3V TTL器件输出驱动5V TTL器件输入。由于二者的电平转换标准是一样的，因此不需要额外的器件就可将两者直接相连。只要3.3V器件的V OH和V OL电平分别是2.4V和0.4V，5V器件就可将输入读为有效电平，因为它的V IH和V IL电平分别是2V 和0.8V。
（3）5V CMOS器件输出驱动3.3V TTL器件输入。显然二者的转换电平是不一样的，但二者虽存在一定的差别，若设计时使用能够承受5V 电压的3.3V TTL器件，则5V 器件的输出是可以直接与3.3V器件的输入端接口的。
（4）3V输出驱动5V CMOS输入。二者的转换电平标准是不一样的，3.3V器件输出的高电平最高值是3.3V，而5V CMOS器件要求的高电平最低值是3.5V，因此3.3V器件的输出不能直接与5V CMOS器件的输入相接，这种情况下就需要用双电压（一边是3.3V供电，另一边是5V供电）供电的驱动器，如使用TI总线收发器SN74LVTH245A(8位)、SN74LVTH16245A（16位）等。图1给出了利用总线收发器SN74LVTH245A的3.3V DSP芯片与5V EPROM的连接。
图1
另外电平转换还可用以下器件：
（1）使用总线开关。主要应用于McBSP(Multichannel Buffered Serial Port）多通道缓冲性串行接口等外设信号的电平转换，5V供电。常用器件：SNCBTD3384（10位），SN74CBTD16210(20位)
（2）使用2选1切换器。实现2选1，4.1V供电，主要适用于多路切换信号的电平转换，如双路复用的McBSP信号的电平转换等，常用器件为SN74CBT3257(4位)、SN74CBT16292(12位)
（3）使用CPLD器件。可以通过双电压工作的CPLD可编程器件实现电平之间的转化，如Altera公司的MAX7000S系列器件等。
二、DSP与JTAG接口设计：
同单片机控制系统一样，DSP应用系统也必须具有与仿真器连接的标准接口，通过这个接口用户可以通过PC机进行调试、下载应用软件到指定的应用板上。图2给出了DSP系统的JTAG接口与应用板中DSP芯片连接的原理图。在图中给出的是TI公司的IEEE1149.1标准的通用JTAG接口，其引脚的定义的顺序不同于一般的集成芯片的顺序，是从上到下、左右交替排列。JTAG引脚的功能定义如下：
EMU0: EMU0引脚，需要接3.3V上拉电阻。
EMU1: EMU1引脚，需要接3.3V上拉电阻。
GND:地。
PD(VCC)：此引脚必须连接到DSP应用板的+5V电源端。
TCK:测试时钟引脚，该信号来自于仿真器。
TCK_RET: 测试时钟返回引脚。
TDI:测试数据输入引脚。
TDO：测试数据输出引脚。
TMS：测试模式选择引脚。
:测试复位引脚。
