摘 要：TMS320C6713是由TI公司生產(chǎn)的高精度浮點(diǎn)型DSP芯片?；贒SP6713設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)板對(duì)與DSP有關(guān)的科研試驗(yàn)以及工程等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。主要研究并介紹基于DSPTMS320C6713控制系統(tǒng)的最小系統(tǒng)板的硬件設(shè)計(jì)，并就最小系統(tǒng)板設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)做了詳盡闡述。針對(duì)電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、JTAG接口電路、擴(kuò)展板接口電路和外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，提出可行的設(shè)計(jì)方案，該方案已作為模板電路實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：DSP;TMS320C6713;最小系統(tǒng);硬件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-373X(2008)08-041-03

Design of Minimal System Board Based on DSPTMS320C6713

SONG Yue，GAO Weiqiang，YAN Qiusheng

(College of Mechanical and Electronic Engineering，Guangdong University of Technology，Guangzhou，510006，China)

Abstract：TMS320C6713 is a high precision floating digital signal processor which is produced by TI company.The minimal system that designed based on DSP6713 is very useful and valuable to the area of research and project which respect to DSP.This paper researches and introduces the design of minimal system of control system based on DSPTMS320C6713，and also introduces some problems which need to notice during the design of minimal system.The feasible project of design minimal system hardware circuit will be put forward in the paper.The hardware circuit includes the circuit about power supply，reset，timing，JTAG emulation，extend circuit interface and external memory interface.This project has been realized as the moulding board.

Keywords：DSP;TMS320C6713;minimal system;design of hardware

1 引 言

TMS320C6713是TI公司推出的一款TMS320C6000系列的浮點(diǎn)DSP芯片。其片內(nèi)有8個(gè)并行的處理單元，單字節(jié)字長(zhǎng)為32位，從而每周期可以執(zhí)行8條32位指令；他具有強(qiáng)大的外設(shè)支持能力，32位外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)可以很方便地和SRAM，EPROM，F(xiàn)LASH，SBSRAM和SDRAM等同步和異步存儲(chǔ)器或者512 MB的外部存儲(chǔ)空間連接^[1]。

一個(gè)DSP硬件系統(tǒng)可以分為最小硬件系統(tǒng)板和外圍接口電路2部分，DSP最小板作為開發(fā)DSP系統(tǒng)的基礎(chǔ)，一般主要包括電源、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、外部存儲(chǔ)器總線接口電路、仿真器接口電路等部分，缺一不可^[2]。作為控制系統(tǒng)的最小板，需在其外圍接入擴(kuò)展板，以使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能，為此，最小板設(shè)計(jì)擴(kuò)展板接口，實(shí)現(xiàn)DSP與擴(kuò)展板及其他芯片通信的目的。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

結(jié)合DSPTMS320C6713設(shè)計(jì)最小硬件系統(tǒng)板對(duì)其他基于DSP6713搭建的控制系統(tǒng)以及其擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。最小板結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

2.1 電源電路

C6000系列DSP采用的是雙電源供電方式，即內(nèi)核與I/O都需要供電，TMS320C6713BGDP300型DSP，其主頻最高可達(dá)到300 MHz，他對(duì)供電電壓的要求是：內(nèi)核電壓（DVDD，device voltage）為1.26 V，I/O電壓（CVDD，core voltage）則與外部其他芯片相同為3.3 V^[3，4]。在電源電路設(shè)計(jì)的芯片選用上，采用的是TI公司的開關(guān)電源DC/DC穩(wěn)壓芯TPS54310，其核電壓供電電路如圖2所示。3.3 V電源電路可以通過改變分壓電阻值來獲得，結(jié)構(gòu)與圖2相似。

2.2 復(fù)位電路

DSP6713需要系統(tǒng)在上電時(shí)為其提供一個(gè)100~200 ms的復(fù)位脈沖^[5]，并且由于DSP6713的工作頻率達(dá)到300 MHz，在運(yùn)行時(shí)很可能發(fā)生干擾和被干擾的現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定以致死機(jī)，所以需要自動(dòng)復(fù)位電路具有監(jiān)視功能(Watchdog)。系統(tǒng)采用的是Maxim公司生產(chǎn)的MAX706監(jiān)控器，MAX706的外圍電路簡(jiǎn)單，能有效提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。電路如圖3（a）所示。

2.3 時(shí)鐘電路

DSP6713的時(shí)鐘引腳為CLKIN和ECLKIN。采用頻率50 MHz的有源晶振為其提供時(shí)鐘信號(hào)，晶振的輸出引腳直接與CLKIN和ECLKIN相連，并通過設(shè)置PLL電路的CLKMD0CLKMD2引腳值來確定倍頻系數(shù)，經(jīng)過倍頻，產(chǎn)生CPU的工作時(shí)鐘以及同步接口所需的時(shí)鐘信號(hào)。CLKMD0經(jīng)1 kΩ的上拉電阻與電源相連，設(shè)置為1。如圖3（b）所示。

2.4 JTAG接口電路

仿真器的JTAG接口都滿足IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn) ，與仿真器上的接口一致^[6]。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳接口，在DSP與JTAG接口之間設(shè)置由TI公司生產(chǎn)的74CBTD3384場(chǎng)效應(yīng)管總線開關(guān)芯片組成的電路 ，通過設(shè)置1/OE和2/OE輸入電平，以起到控制Ａ腳與Ｂ腳導(dǎo)通，從而對(duì)TMS，TDI，TDO和TCK_RET信號(hào)進(jìn)行緩沖驅(qū)動(dòng)，叫囂傳播中的延遲，并對(duì)電路進(jìn)行過壓保護(hù)。如圖4所示。

2.5 外部存儲(chǔ)器總線接口電路

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，采用外接SST公司生產(chǎn)的16位，8 Mb的FLASH SST39LF800A，以增大系統(tǒng)程序的存儲(chǔ)空間，以提高系統(tǒng)工作效率。同時(shí)采用Micron公司的32位，64 Mb的SDRAM MMT48LC2M32B6，其主頻最高可達(dá)166 MHz，電路如圖5所示。

系統(tǒng)采用ROM加載方式，CE0作為SDRAM的尋址空間;CE1作為FLASH的尋址空間，F(xiàn)LASH的加載程序從CE1空間引導(dǎo)裝載。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，DSP6713通過鎖存Bootmode［4…0］，設(shè)置好地址0處的存儲(chǔ)器類型為MAP0，進(jìn)入ROM Bootloader運(yùn)行方式，DSP6713通過EDMA把CE1中1 kB數(shù)據(jù)拷貝到地址0處的存儲(chǔ)器中，開始從地址0處運(yùn)行，讀取FLASH的程序。FLASH加載流程圖如圖6（a）所示。為測(cè)試SDRAM連接的是否正確，可通過測(cè)試程序在SDRAM起始地址0x0000 0000處寫入1 k各數(shù)據(jù)，并將其復(fù)制到0x8000 0000處，同時(shí)讀入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，和寫入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。測(cè)試程序流程圖如圖6（b）所示。

2.6 擴(kuò)展接口電路

作為控制系統(tǒng)的最小系統(tǒng)板，為了與外部擴(kuò)展板的之間的通訊，使系統(tǒng)模塊化，以及滿足系統(tǒng)自身及升級(jí)的要求，最小系統(tǒng)板為此設(shè)計(jì)了擴(kuò)展板接口電路。接口采用96針的針腳式接口，針腳分別分配給地址線、數(shù)據(jù)線、EMIF接口信號(hào)線、電源線、復(fù)位線、時(shí)鐘等。作為擴(kuò)展板的接口，需在電路輸入端加驅(qū)動(dòng)隔離，以保護(hù)DSP核心器件，同時(shí)增大DSP的驅(qū)動(dòng)能力。為避免最小系統(tǒng)板與擴(kuò)展板之間的干擾，在接口處需加光電耦合器進(jìn)行隔離，在此光電耦合器對(duì)信號(hào)有反向作用，以調(diào)整信號(hào)的極性。

3 其他電路的設(shè)計(jì)

(1) 由于電路中芯片共用電源，需要在芯片之間接電容電阻去耦，可加33 Ω的排阻以起到減小芯片之間干擾的作用。同時(shí)應(yīng)注意在電源和地之間的去耦，合理分布去耦電容以濾除噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一般對(duì)于0402型號(hào)0.1 μF電容設(shè)置在60個(gè)左右，其中30個(gè)設(shè)置在CVDD電路附近，30個(gè)設(shè)置在DVDD電路附近。并且這些電容放置的位置距DSP不要超過1.25 cm。由于寄生電感會(huì)影響電容的工作效率，所以應(yīng)盡量用體積小的電容。

(2) 由于SDRAM在處理、傳輸數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大小不一的工作電流，可在SDRAM與DSP之間加入排阻，起到穩(wěn)壓作用，使系統(tǒng)工作更穩(wěn)定。

(3) 為了在DSP芯片焊接之后可以直接通過焊盤檢[LL]測(cè)到芯片引腳的狀態(tài)，可以將這些引腳引出，為其設(shè)計(jì)測(cè)試孔，以確保在以后改動(dòng)中可直接從這些測(cè)試孔跳線。DSP芯片的有些引腳必須接4.7 kΩ或10 kΩ的上拉電阻拉高，例如READY，EMU0，EMU1，HOLD*，XBUS，RSV等。

4 結(jié) 語

最小系統(tǒng)板是DSP系統(tǒng)的核心部件，對(duì)DSP系統(tǒng)的近一步開發(fā)起著重要作用，可根據(jù)不同DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行擴(kuò)展，具有良好的通用性?；赥MS320C6713設(shè)計(jì)的最小板方案，以電路板的方式運(yùn)用于廠家生產(chǎn)中，對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)提供了良好的平臺(tái)，為進(jìn)一步開發(fā)系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］汪安民，程昱，徐保根.DSP嵌入式系統(tǒng)開發(fā)典型案例［M］.北京:人民郵電出版社，2007.

［2］張雄偉，陳亮，徐光勇.DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用［M］.3版.北京:電子工業(yè)出版社，2003.

［3］TMS320C6713 Hardware Designer′s Resource Guide ［R］.Texas Instruments，2004.

［4］TMS320C6713 Data Sheet［R］.Texas Instruments，2005.

［5］祝貞鳳，王旭.一種DSP外圍電路的典型設(shè)計(jì)［J］.電子工程師，2007，33(4):3638.

［6］周文，和敬涵，毛志芳.TMS320VC33最小系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)［J］.電氣時(shí)代，2005（6）:126127.

作者簡(jiǎn)介 宋 玥 男，1982年出生，碩士研究生。主要從事DSP控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究。

高偉強(qiáng) 男，1964年出生，副教授，碩士生導(dǎo)師。主要從事數(shù)控技術(shù)、參數(shù)化CAD/CAM技術(shù)、先進(jìn)制造裝備方面研究。

閻秋生 男，1962年出生，教授，博士生導(dǎo)師。