Blackfin雙核處理器DSP-BF609的主要特性及應(yīng)用電路

ADI公司的DSP -BF609是Blackfin雙核處理器，工作頻率高達(dá)1GHz，硬件支持高清視頻分析。ADSP-BF609采用ADI / INTEL微信號(hào)架構(gòu)（MSA），每個(gè)核包含兩個(gè)16位MAC，兩個(gè)40位ALU和40位桶形移位RISC類寄存器和指令模式，具有先進(jìn)的調(diào)試，跟蹤和性能介紹，主要用在從汽車電子到嵌入式工業(yè)，儀表和馬達(dá)控制等應(yīng)用。本文介紹了ADSP-BF609主要特性，方框圖，Blackfin處理器核布局以及ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估系統(tǒng)主要特性，標(biāo)題，電路圖和材料清單。

ADSP-BF609處理器是Blackfin產(chǎn)品系列的成員，并結(jié)合了Analog Devices / Intel微信號(hào)架構(gòu)（MSA）。Blackfin處理器將雙MAC最先進(jìn)的信號(hào)處理引擎，干凈的，正交的，類似于RISC的微處理器指令集的優(yōu)勢(shì)以及單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）多媒體功能結(jié)合到了一條指令中，設(shè)置架構(gòu)。

該處理器可提供高達(dá)500 MHz的性能以及低靜態(tài)功耗。它們采用低功耗和低壓設(shè)計(jì)方法生產(chǎn)，可提供世界一流的電源管理和性能。

通過(guò)集成一組豐富的行業(yè)領(lǐng)先的系統(tǒng)外圍設(shè)備和內(nèi)存，Blackfin處理器成為下一代應(yīng)用的首選平臺(tái)，這些下一代應(yīng)用需要在集成的封裝中提供類似RISC的可編程性，多媒體支持和領(lǐng)先的信號(hào)處理功能。從汽車系統(tǒng)到嵌入式工業(yè)，儀器儀表和功率/電機(jī)控制應(yīng)用，這些應(yīng)用涵蓋了廣泛的市場(chǎng)。

ADSP-BF609主要特性：

雙核對(duì)稱高性能Blackfin處理器，每個(gè)核最高500 MHz每個(gè)核包含兩個(gè)16位MAC，兩個(gè)40位ALU，一個(gè)

類似于RISC的40位桶形移位器寄存器和指令模型，以簡(jiǎn)化編程和編程。編譯器友好支持

先進(jìn)的調(diào)試，跟蹤和性能監(jiān)視

流水線視覺(jué)處理器提供硬件以用于在ADAS或其它視頻處理應(yīng)用的視頻幀的前和協(xié)同處理過(guò)程信號(hào)和圖像算法

接受的范圍內(nèi)的電源電壓的用于I / O操作。

片外穩(wěn)壓器接口349球（19毫米×19毫米）符合RoHS的BGA封裝

存儲(chǔ)器

每個(gè)內(nèi)核包含148K字節(jié)的L1 SRAM存儲(chǔ)器（處理器內(nèi)核可訪問(wèn)），具有多奇偶校驗(yàn)位保護(hù)

高達(dá)256K字節(jié)L2 SRAM存儲(chǔ)器帶有ECC保護(hù)的

動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器控制器提供16位接口，DDR2或LPDDR DRAM器件的單個(gè)銀行

與異步存儲(chǔ)器接口中的靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器，支持8位和16位的存儲(chǔ)器

從彈性引導(dǎo)選項(xiàng)閃存，eMMC和SPI存儲(chǔ)器以及來(lái)自SPI，鏈接端口和UART主機(jī)的

存儲(chǔ)器管理單元提供存儲(chǔ)器保護(hù)

圖1.ADSP-BF609處理器方框圖

BLACKFIN處理器核

該處理器集成了兩個(gè)Blackfin處理器內(nèi)核。每個(gè)內(nèi)核包含兩個(gè)16位乘法器，兩個(gè)40位累加器，兩個(gè)40位ALU，四個(gè)視頻ALU和一個(gè)40位移位器。計(jì)算單元處理寄存器文件中的8位，16位或32位數(shù)據(jù)。

計(jì)算寄存器文件包含八個(gè)32位寄存器。當(dāng)對(duì)16位操作數(shù)數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算操作時(shí)，寄存器文件用作16個(gè)獨(dú)立的16位寄存器。用于計(jì)算操作的所有操作數(shù)均來(lái)自多端口寄存器文件和指令常量字段。

每個(gè)MAC可以在每個(gè)周期中執(zhí)行16位乘16位乘法，將結(jié)果累加到40位累加器中。支持帶符號(hào)和無(wú)符號(hào)格式，舍入和飽和度。

ALU對(duì)16位或32位數(shù)據(jù)執(zhí)行一組傳統(tǒng)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。此外，還包括許多特殊指令以加速各種信號(hào)處理任務(wù)。這些包括位運(yùn)算，例如場(chǎng)提取和總體計(jì)數(shù)，模232乘法，除法基元，飽和度和舍入以及符號(hào)/指數(shù)檢測(cè)。視頻指令集包括字節(jié)對(duì)齊和打包操作，帶剪輯的16位和8位加法運(yùn)算，8位平均運(yùn)算以及8位減法/絕對(duì)值/累加（SAA）操作。

還提供了比較/選擇和向量搜索指令。對(duì)于某些指令，可以在寄存器對(duì)（計(jì)算寄存器的16位高半部分和16位低半部分）上同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)16位ALU操作。如果使用第二個(gè)ALU，則可以進(jìn)行四路16位運(yùn)算。

40位移位器可以執(zhí)行移位和旋轉(zhuǎn)，并用于支持歸一化，字段提取和字段存放指令。

程序定序器控制指令執(zhí)行的流程，包括指令對(duì)齊和解碼。對(duì)于程序流控制，定序器支持PC相對(duì)和間接條件跳轉(zhuǎn)（帶有靜態(tài)分支預(yù)測(cè)）以及子例程調(diào)用。硬件支持零開(kāi)銷循環(huán)。

該架構(gòu)是完全互鎖的，這意味著程序員在執(zhí)行具有數(shù)據(jù)相關(guān)性的指令時(shí)無(wú)需管理流水線。

地址算術(shù)單元提供兩個(gè)地址，以便從內(nèi)存中同時(shí)進(jìn)行雙取。它包含一個(gè)多端口寄存器文件，該文件文件由四組32位索引，修改，長(zhǎng)度和基址寄存器（用于循環(huán)緩沖），以及八個(gè)其他32位指針寄存器（用于C型索引堆棧操作）組成。

Blackfin處理器支持修改后的Harvard體系結(jié)構(gòu)以及分層存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。級(jí)別1（L1）內(nèi)存是通常以全處理器速度運(yùn)行而幾乎沒(méi)有延遲的內(nèi)存。在L1級(jí)別，指令存儲(chǔ)器僅保存指令。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器保存數(shù)據(jù)，專用的暫存器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)堆棧和局部變量信息。

此外，還提供了多個(gè)L1存儲(chǔ)塊，提供了SRAM和高速緩存的可配置混合。內(nèi)存管理單元（MMU）為可能在內(nèi)核上運(yùn)行的各個(gè)任務(wù)提供內(nèi)存保護(hù)，并可以防止意外訪問(wèn)系統(tǒng)寄存器。

該體系結(jié)構(gòu)提供了三種操作模式：用戶模式，主管模式和仿真模式。用戶模式限制了對(duì)某些系統(tǒng)資源的訪問(wèn)，從而提供了受保護(hù)的軟件環(huán)境，而主管模式則具有對(duì)系統(tǒng)和核心資源的不受限制的訪問(wèn)。

圖2.Blackfin處理器核布局

ADSP- BF609 EZ-KITLite?評(píng)估系統(tǒng)

ADSP-BF609處理器是Blackfin系列產(chǎn)品的成員，該產(chǎn)品結(jié)合了Analog Devices / Intel微信號(hào)架構(gòu)（MSA）。Blackfin處理器將雙MAC最先進(jìn)的信號(hào)處理引擎，干凈的，正交的，類似于RISC的微處理器指令集的優(yōu)勢(shì)以及單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）多媒體功能結(jié)合到了一條指令中，設(shè)置架構(gòu)。

ADSP-BF60x Blackfin處理器采用了一種新型嵌入式處理器，專門(mén)設(shè)計(jì)用于滿足當(dāng)今汽車系統(tǒng)，嵌入式工業(yè)，儀器儀表和電源/電動(dòng)機(jī)控制應(yīng)用的計(jì)算需求和功率約束。

該評(píng)估板旨在與CrossCore?Embedded Studio（CCES）開(kāi)發(fā)工具一起使用，以測(cè)試ADSP-BF60x Blackfin處理器的功能。CCES開(kāi)發(fā)環(huán)境有助于高級(jí)應(yīng)用程序代碼的開(kāi)發(fā)和調(diào)試，例如：

?創(chuàng)建，編譯，匯編和鏈接以C ++，C和匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的

應(yīng)用程序

?在應(yīng)用程序中加載，運(yùn)行，逐步，暫停和設(shè)置斷點(diǎn)?讀寫(xiě)數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器

?讀寫(xiě)核心和外設(shè)寄存器

?圖形存儲(chǔ)器

通過(guò)USB從個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）訪問(wèn)處理器端口（在EZ-KIT Lite板上安裝了調(diào)試代理時(shí)）或外部JTAG仿真器。USB接口可無(wú)限制地訪問(wèn)ADSP-BF609處理器和評(píng)估板外設(shè)。ADI公司的JTAG仿真器可在主機(jī)PC和目標(biāo)硬件之間提供更快的通信。ADI公司提供各種在線仿真產(chǎn)品。

圖3。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板外形圖

ADSP- BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板主要特性：

?ADI公司的ADSP-BF609 Blackfin處理器

?349引腳LFBGA封裝

?25 MHz CLKIN振蕩器

?48 MHz USB CLKIN

?雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DDR2 SDRAM）

?Micron MT47H64M16HR-3

?64M x 16位（1 Gb）

?突發(fā)閃存

?Micron PC28F128P33T85B

?16M x 16位（32 MB）閃存

?四路串行外圍設(shè)備接口（SPI）

?華邦W25Q32

?32 Mb串行閃存

?以太網(wǎng)PHY

?美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體

?DP83848C 10/100 PHY

?兩個(gè)LED已集成到RJ-45連接器中：鏈接/活動(dòng)

?通用異步接收器/發(fā)送器（UART）

?ADM3315 RS-232線路驅(qū)動(dòng)器/接收器

?DB9母連接器

?溫度傳感器

?On Semiconductor

?ADM1032兩線制傳感器

?控制器局域網(wǎng)（CAN）

? NXP TJA1041

?RJ-11連接器

?調(diào)試接口

?與ADI仿真器一起使用的JTAG接頭

?獨(dú)立調(diào)試代理

?LED

?8個(gè)LED：一個(gè)電源（綠色），一個(gè)板復(fù)位（紅色），一個(gè)溫度限制（琥珀色） ），以太網(wǎng)速度（綠色）和四個(gè)通用（琥珀色）

?按鈕

?四個(gè)按鈕：一個(gè)復(fù)位，一個(gè)喚醒和兩個(gè)IRQ /標(biāo)志

?擴(kuò)展接口3（EI3）

?下一代擴(kuò)展接口設(shè)計(jì)，可訪問(wèn)大多數(shù)處理器信號(hào)

?電源

?CE認(rèn)證

?5V @ 3.6 Amps

?其他功能

?鏈接端口連接器

?SD / MMC內(nèi)存連接器

?旋轉(zhuǎn)式編碼器

?MP JTAG輸入和輸出連接器

?用于處理器電流測(cè)量的0.05歐姆電阻器

?JTAG ICE 14針接頭連接器

?USB電纜

ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估系統(tǒng)包括：

?ADSP-BF609 EZ-KIT Lite板

?獨(dú)立調(diào)試代理（SADA2）

?USB電纜

?5合1 USB電纜套件

?CE認(rèn)可的電源

?以太網(wǎng)電纜

?2 GB存儲(chǔ)卡

?4個(gè)尼龍支架

?4個(gè)尼龍六角螺母

圖4。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板框架圖

圖5。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖產(chǎn)品（1）

圖6。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（2）

圖7。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（3）

圖8。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（4）

圖9。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（5）

圖10。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（6）

圖11。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（7）

圖12。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（8）

圖13。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（9）

圖14。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（10）

圖15。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（11）

圖16。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（12）

圖17。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（13）

圖18。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（14）

圖19。ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（15）

ADSP-BF609 EZ-KITLite?評(píng)估板電路圖（BOM）：

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