DSP 芯片 TMS320C6713 最小系统的设计(1)
文章来源:www.chinaaet.com 作者:佚名
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该文章讲述了 DSP 芯片 TMS320C6713 最小系统的设计(1).
马志刚, 赵丽平, 李中西, 李爱武 时间:2010 年 07 月 02 日 来源:
微型机与应用 2010 年第 10 期
字 体: 大中小
摘 要:德州仪器公司推出的高性能浮点 DSP 芯片 TMS320C6713
显著提高了嵌入式应用的性能,降低了系统设计的复杂度。介绍了该
芯片的结构、特点和功能,进行了 TMS320C6713 最小系统的设计并阐
述了 PCB 设计时的注意事项。
关键词:DSP; TMS320C6713; 最小系统; PCB
TMS320C6713 是美国德州仪器公司(TI)继 TMS320C62X 系列定
点 DSP 芯片后开发的一种 32 bit 新型浮点 DSP 芯片,该芯片的内部结
构在 TMS320C62X 基础上改进,具有如下革命性的特点:
(1)处理速度快,工作主频最高可达到 300 MHz,峰值运算能力
为 2 400 MIPS/1 800 MFLOPS;
(2)硬件支持 IEEE 格式的 32 bit 单精度与 64 bit 双精度浮点操作;
(3)集成了 32×32 bit 的乘法器,其结果可为 32 bit 或 64 bit;
(4)TMS320C62X 指令无需任何改变即可在 TMS320C6713 上运
行。
1 结构特点
1.1 CPU 内核的功能单元
1.2 片内存储器
1.3 片内集成外设
2 TMS320C6713 DSP 硬件最小系统设计
TMS320C6713(主频 225 MHz)是 C67X 系列中一款典型且应用广
泛的 DSP 芯片,其硬件最小系统所要完成的主要功能包括:进行基
本信号采集、数据运算及数据、程序存储;音频信号的采集、处理及
输入、输出;与主机间的通信及数据、程序传输,同时配备了外部扩
展接口,方便对系统的功能扩展以实现更广泛的嵌入式应用。将以上
主要功能分成如图 2 所示的功能模块:音频处理模块、数据处理模块、
电源转换供电模块。
2.1 音频处理模块
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DSP 芯片 TMS320C6713最小系统的设计(2)
文章来源:www.chinaaet.com 作者:佚名
在音频处理模块中,本系统采用 TI 公司生产的音频处理芯片 TLV320AIC34,它是
一款高性能的立体声音频编解码器,并同时集成了高度的模拟功能,再配以相关的辅助电路
完成音频信号的初始处理,它具有麦克风输入、音频线输入2种输入方式及音频线输出、扬声
器输出2种输出方式。音频处理芯片 TLV320AIC34采集的音频信号经 DSP 芯片或其自身进行
一定的调制处理后传到计算机主机或直接由 TLV320AIC34将 DSP 芯片处理过的信号传送出
去。
2.2 数据处理模块
在数据处理模块中,系统中的 DSP 芯片、程序存储器和数据存储器3块芯片是整个
模块电路的核心。该模块的功能是使用 DSP 芯片的 EMIF(外部存储器接口),完成与外部数
据存储器(SDRAM)数据传输和程序存储器(FLASHROM)程序读写任务,实现数据的实时计
算处理及存储;具有硬件中断和复位功能;并通过 JTAG 接口电路与硬件仿真器相连接后再
接到计算机主机,实现与计算机的数据通信;使用 McBSP(多路缓冲串行口)完成串行数据接
收和发送工作,实现对音频处理模块的控制和数据交换功能。同时还对 DSP 芯片未使用的
引脚进行处理,将全部引出为日后功能的扩展提供基础。
2.3 电源供电模块
在电源供电模块中,为实现硬件之间的良好匹配,本系统采用 TI 公司的2块电源芯
片 TPS54350。它的输入电压为5 V,分别为音频处理模块和数据处理模块提供3.3 V 电源电压
并为数据处理模块提供1.26 V 芯片内核电压,同时具备掉电复位和电源电压无法达到额定
值时的自动复位功能。
3 TMS320C6713的硬件最小系统 PCB 设计注意事项
3.1音频处理模块 PCB 设计注意事项
音频处理模块主要完成音频信号的采集处理,TLV320AIC34音频处理芯片将采集到
的信号作初步处理,也可以将信号传送给 DSP 芯片由其作进一步的处理。元件布局走线时
应注意:
(1)4个模拟信号的插头布置在电路板的边缘,对于每个通道传送过程中的电阻、电
容要适当置在对应的信号传输通道上。处理之后的信号在拉入音频芯片相应引脚时,走线距
离不能太远,以免受到不必要的干扰。
(2)采用两层电路板走线,具体为在表层走模拟和数字信号,底层主要是用来进行
大面积铺地,起信号屏蔽作用。将模拟信号与数字信号完全分开,分成两个不同的区域,避
免相互干扰。
3.2 数据处理模块 PCB 设计注意事项
作为以 DSP 芯片为核心的高频数据处理模块,在进行 PCB 设计时更要谨慎,需要
注意以下几点:
(1)考虑到信号走线的顺利通畅,尽可能不受干扰,故在设计电路板层的布局时要
分层,为此设置2个电源层 DSPIO_3.3 V、DSP_CVDD 和一个接地层 GND,另外设置3个信
号层并保证其都尽可能靠近接地层,从而使信号的传输质量效果最佳。
(2)在元件布局时,应尽量保证 DSP 芯片和存储器之间的距离尽可能近些,这样可
以减少制板费并避免走线过长导致信号线受到寄生电感的干扰而使信号的质量下降甚至完
全失效。所以采用的排阻也要尽可能接近存储器,以保证信号可靠稳定。
(3)对于 JTAG 模块,它包含标准的14脚插座以及未使用的 EMU2-EMU5引脚,仿真
及边界扫描工作模式的设定,将这3个部分全部以标准插座的形式引出,并尽可能放置在电
路板的一侧靠近边缘的地方。
(4)在走线过程中,尽可能保持信号线的长度近似相等,这样才会尽可能地保证信
号传送的同步性,避免出现延时现象。走线应尽可能向一个方向,尽量避免出现经常性的折
返,以防止传输信号的质量受到影响。其次是未用引脚的引出应依据其功能将其分为2个标
准的2×20的插座。
3.3 电源转换供电模块 PCB 设计注意事项
电源转换供电模块主要提供 DSPIO_3.3 V 和 DSP_CVDD 2种电压,设计时采用2层
电路板来实现电源转换供电模块的功能。具体是表层为电源、信号层走线,所有的信号布线
尽可能安排在表层,在底层走少量信号线。底层主要是作为接地层,并做大面积铺地处理,
同时表层要求接地的部分就近大量打孔,将接地信号直接就近连接底层作接地处理。依据其
工作原理,将5 V 电压分为两路通道进行转换,走线时注意电源线和通道的走线宽度以达到承
受电流要求,同时也注意电磁噪声信号的干扰。
TMS320C6713是美国德州仪器公司开发的新型浮点 DSP 芯片,具有非常高的运行
速度、集成度和良好的扩展性。由于其出色的运算能力、高效的指令集、智能外设、大容量
的片内存储器和大范围的寻址能力,适合于对运算能力和存储量有高要求的应用场合。特别
是在专业音频产品、混频器、音频合成器、仪器/放大器建模、音频会议和广播、生物辨识、
医疗、工业、数字成像、语音识别和分组等领域有着广泛的应用。