DSP信號處理系統(tǒng)電路設計詳解 —電路圖天天讀（205）

　　本系統(tǒng)中DSP采用的是TI公司的TMS320VC5402（以下簡稱5402），其操作速率達100MIPS，由于其具有改進的哈佛結構，所以它可以在一個指令周期內(nèi)完成32x32bit的乘法，亦可以迅速完成數(shù)學運算最常用的乘加運算。它有4條地址總線、3條16位數(shù)據(jù)存儲器總線和1條程序存儲器總線，40位算術邏輯單元（AIU），一個17×17乘法器和一個40位專用加法器。8個輔助寄存器及一個軟件棧，允許使用最先進的定點DSP的C語言編譯器，內(nèi)置可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)（PLL）時鐘產(chǎn)生器、兩個多通道緩沖串行口、一個8位并行與外部處理器通信的HPI口、2個16位定時器以及6通道DMA控制器，特別適合電池供電設備．

　　AD轉換電路設計

　　本設計中選用的AD轉換芯片是TI公司的TLC320AD50C（＄25.0250）。該芯片的采樣采用ΣΔ技術，即將一個抽樣濾波器放置于ADC后，將一個差值濾波器放置在DAC前。這種結構的最大特點就是使系統(tǒng)可同時進行接收、發(fā)送任務。TLC320AD50C可實現(xiàn)高采樣率（最高可達 22.5kb/s）的AD/DA轉換，該功能由2個16位的同步串行轉換通道實現(xiàn)，可直接和DSP連接進行通信。TLC320AD50C中的可選項和電路配置可以通過串行口進行編程，該芯片對掉電、復位、信號采樣率、串行時鐘率、增益控制、通信協(xié)議、測試模式等可通過串行口進行編程和電路配置。具體連接如圖3：

　　片外復位電路提供上電復位，晶振電路可提供10MHz的主時鐘頻率，數(shù)據(jù)采樣頻率和其他時鐘信號均由此頻率分配。5402與AD50C之間的通信格式為主串行通信格式：接收和發(fā)送轉換信號。存儲采集到聲音信號后，一個很重要的環(huán)節(jié)就是聲音信號的存儲，本系統(tǒng)中我們采用的是SST公司的FLASH存儲器：SST39VF400A（＄0.8875）。該器件存儲容量為4MB，采用3.3V單電源供電，對各個子模塊的讀寫和擦除，可通過一些特殊的命令字序列來實現(xiàn)且無需額外提供高電壓。在此設計中我們利用DSP編程實現(xiàn)對該存儲器的讀寫操作。DSP主要通過外部存儲器接口（EMIF）訪問片外存儲器。它不僅具有很強的接口能力（可以和各種存儲器直接接口），而且具有很高的數(shù)據(jù)吞吐能力。5402與SST39VF400（＄0.8875）的接口電路設計如圖 1所示。該電路主要通過DSP的相關輸出管腳來控制FLASH的擦除和讀寫。其中，A0～A19為地址線，DQ0～DQ15為數(shù)據(jù)線，OE和WE分別為輸出使能和寫使能，CE1為片使能。

　　聲音信號經(jīng)過AD轉換器以后傳輸給DSP，由DSP的PS和DS引腳通過邏輯開關來分別控制flash和sram的使能端，由DSP的 RW和MSTRB控制位通過邏輯電路分別控制讀和寫。在本設計中，SRAM使用的是GS1117：64K×16的1MB異步靜態(tài)隨機存儲器。 GS71116是一個由高速的互補性金屬氧化物半導體晶體管（CMOS）組成的靜態(tài)隨機存儲器，不需要外部時鐘或時間頻閃觀測器。3.3V的操作電壓，所有的輸入輸出均兼容晶體管邏輯電路（TTL）。它的快速通道時間小于15ns，操作電流小于100mA。

　　USB接口電路設計

　　PDIUSBD12是一款帶并行總線的USB接口器件，它符合通用串行總線USB1.1版規(guī)范，集成了SIE、FIFO、存儲器收發(fā)器以及電壓調(diào)整器等，可與任何外部微控制器或微處理器實現(xiàn)高速并行接口2M字節(jié)/秒，且在批量模式和同步模式下均可實現(xiàn)1M字節(jié)/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率，可通過軟件控制與USB的連接，采用GoodLink技術的連接指示器，在通訊時使LED閃爍，具有可編程的時鐘頻率輸出，內(nèi)部上電復位和低電壓復位電路，為雙電源操作，在3.3±0.3V或擴展的5V電源下均可使用，可實現(xiàn)多中斷模式的批量和同步傳輸。連接圖如圖4：

　　JTAG接口

　　JTAG是jointtestactiongroup的簡稱，是用來調(diào)試DSP的仿真部分，其連接部分要和仿真器上的引腳一致。TI公司的 DSP5000系列專門預留有JTAG管腳，共14個，4，8，10，12引腳均接地，6引腳懸空，5接高平電壓3.3V，所有的仿真引腳均使用 IEEE1149.1標準，其余的引腳含義為：1、TMS：輸入引腳，選擇測試方式；2、TRST：輸入引腳，測試復位；3、TDI：輸入引腳，測試數(shù)據(jù)輸入；7、TDO：輸出引腳，在TCK的下降沿時輸出數(shù)據(jù)，其余時間呈高阻態(tài)；9、TCK_RET：輸入引腳，在板子與仿真器的連接電纜不小于6英寸的時候，接法與TCK相同，大于6英寸的時候，需另加驅動；11、TCK：輸入引腳，測試時鐘，一般為占空比為50%的固有時鐘信號；13、EMU0：仿真中斷引腳0，可用作輸入或輸出；14、EMU1：仿真中斷引腳1，可用作輸入或輸出，當TRST為低電平、EMU0為高電平時，EMU1為低電平，所有輸出禁止。

　　編輯點評：隨著DSP芯片的性價比不斷攀升，使DSP得以從軍用領域拓展到民用領域，由于TI公司DSP5000系列強大的音頻壓縮能力，語音應用得到了較大的發(fā)展。因此，基于DSP的聲音采集系統(tǒng)的設計與開發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。
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