98 基于 TMS320F28335 的 DSP 最小系统设计 基于 TMS320F28335 的 DSP 最小系统设计 Design of DSP Minimum System Based on TMS320F28335 谭 威 罗仁泽 高文刚 （西南石油大学电气学院，四川 成都 610500） 周慧琪 （西安电子科技大学计算机学院，陕西 西安 710071） 摘 要 在各大专院校的课程教学 、 实验教学、 毕业设计以及电子设计竞赛 中 ， 需 要 应 用 DSP 实 验 系 统 。 介 绍 了 TI 公 司 的 TMS320F28335 芯片的性能特点，给出了由 TMS320F28335 组成的 DSP 最小应用系统。 详细介绍了各部分电路的设计方 法。 该系统可满足教学要求，也可用于简单的工程研究和应用开发。 关键词：数字信号处理器，最小应用系统，浮点 DSP，TMS320F28335 Abstract In the colleges and universities teaching,experiment teaching,the graduation design and electronic design competition,need- ed to use DSP experiment system．This paper introduces the TI company TMS320F28335 chip performance characteristics,is giv- en up of TMS320F28335 DSP minimum application system．Detailed introduces each part of the circuit design method． Keywords:digital signal processor,minimum application system,fixed－point DSP,TMS320F28335 TMS320F28335 数 字 信 号 处 理 器 是 TI 公 司 的 一 款 C2000 系列的浮点 DSO 控制器，与以往的定点 DSP 相比，该器件的精 度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度高，数据以及程序存储 量大，A ／ D 转换更精确快速等。 它采用内部 1．8V 或 1．9V 供电，外 部 3．3V 供电，因而功耗大大降低。 且主频高达 150MHz，处理速 度 快 ， 是 需 要 浮 点 运 算 便 携 式 产 品 的理 想 选 择 。 本 文 采 用 TMS320F28335 作为主控芯片设计一个 DSP 最小应用系统。 1 系统构成 一个典型的 DSP 最小系统应包括 DSP 芯片、电 源 电 路 、复 位电路、时钟电路、引导模式电路，另外考虑到 DSP 在下载时需 要下载端口，所以在最小系统上加一个 14 引脚的 JTAG 仿真烧 写口。 2 系统硬件设计 2．1 电源及复位电路的设计 TMS320F28335 工作 时 所 要 求 的 电 压 分 为 两 部 分 ：3．3V 的 Flash 电压和 1．8V 或 1．9V 的内核电压。TMS320F28335 对电源 很 敏 感 ， 所 以 在 此 推 荐 TI 公 司 的 电 压 精 度 比 较 高的 电 源 芯 片 TPS767D301 或 者 TPS767D318。 TPS767D301 芯 片 输 入 电 压 为＋5V，芯 片 起 振 ，正 常 工 作 之 后 ，能 够 产 生 3．3V 和 1．9V 两 种 电压供 DSP 使用。 如图 1 所示。 2．2 时钟电路设计 TMS320F28335 芯 片 提 供 了 两 种 不 同 的 时 钟 产 生 方 案 ：利 用电路板上的内部振荡器或者利用外部时钟 。 基本外部输入的 时钟频率是在 20～35MHz 范围内。 芯片上的时钟锁相环 （PLL） 可以来倍频输入的时钟频率 ， 最大倍频达到芯片的最大工作频 率 150MHz。 TMS320F28335 芯片的内部振荡电路能够把晶振 和 X1、X2 引 脚 直 接 相 连 ，X1 引 脚 通 常 是 数 字 参 考 电 压 （VDD）， X2 引脚是内部振荡的输出。 如果引脚 X2 不用，必须悬空。 本文 采用的是内部振荡器 ， 在 X1 和 X2 之间连接一个 30MHz 的石 英晶体，系统通过 编 程 选 择 5 倍 频 的 PLL 功 能 ，可 实 现 F28335 的最高工作频率（150MHz）。 2．3 DSP 与 JTAG 接口设计 TMS320F28335 采 用 5 个 1149．1－1990IEEE 标 准 协 议 和 IEEE 标准的测试接口和边界扫描结构 的 JTAG 信 号 接 口 ，以 及 两个扩展接口（EMU0 和 EMU1），该接口通过仿真器 直 接 访 问 。 扫描仿真消除了传统电路仿真存在的电缆过长引起的信号失真 及仿真插头的可靠性差等问题。 采用扫描仿真，使得在线仿真成 为可能，给调试带来方便。 JTAG 连接器在数字信号控制器上应 该在 6 英寸或者是更少的 2 英寸，如果这种情况不允许的话 ，那 么应该增加信号缓冲器。 在实际设计过程中，考虑到 JTAG 下载 口 的 抗 干 扰 性 ， 在 与 DSP 连 接 的 EMU0、EMU1 端 口 必 须 通 过 4．7kΩ 的 上 拉 电 阻 连 接 至 电 源 ，TRSTn 引 脚 通过 2．2kΩ 的下拉电阻接地， 且分别在其引脚上添加 0．1μF 的旁路电容。 JTAG 接口电路连接如图 2 所示。 图 1 电源电路原理图 考 虑 到 TPS767D301 芯 片 自 身 能 够 产 生 复 位 信 号 ，此 复 位 信号可以直接供 DSP 芯片使用， 所以不用为 DSP 设 置 专 门 的 复位芯片。 复位信号与 DSP 芯片的连接如图 1 中 28 引脚所示。 设计电源电路时需要注意散热问题和电容匹配问题 ， 另外要注 意数字电源与模拟电源，数字地与模拟地之间要用电感隔开。 2．4 引导模式设计 图 2 JTAG 接口电路 引 导 ROM 中 的 重 启 向 量 会 重 新 向 InitBoot 函 数 传 入 程 序 执行，其选项包括：跳转至 Flash、跳转至 SARAM、跳转至 OTP、 

《工业控制计算机》2012 年第 25 卷第 4 期 跳 转 到 XINTF 或 者 从 串 口 调 用 一 个 片 上 引 导 以 下 载 常 规 性 工 作。设备重启时(家电复位或热启动)，在执行设备初始化以后，引 导 程 序 会 检 查 GPIO 引 脚 的 状 态 以 确 定 用 户 选 用 哪 种 引 导 模 式。 引导模式电路如图 3 所示。 2．5 通用扩展口设计 图 3 引导模式电路 考虑到系统的通用性问题 ，本系统设计时将 F28335 除系统 测试之外的所有引脚通过双排接插件全部引出，并且按功能模块 进行有规律分布，共设计了 4 个 20 针双排接插件将其引出。 2．6 应注意事项 为了提高系统的抗干扰性，在设计中应注意以下一些事项： 1）在连接外部振荡器时，需要注意负载电容的阻值 ，如果用 户使用内部或者外部振荡器时 ，把器件放在靠近引脚的地方 ，目 的是缩短线路的长度，引线要短且粗，应远离发热元件。 99 3）在 每 一 个 电 源 引 脚 上 连 接 旁 路 电 容 ，把 它 们 直 接 放 到 引 脚 的 下 面 ，其 值 不 能 小 于 10μF，不 能 使 用 贴 片 电 容 和 高 频 陶 瓷 电容，否则可能引起电源不稳定。 4）模数转换器引脚未使用而没接地时就具有高阻抗并且这 些引脚可能带来一些噪声信号 ， 通过多路复用影响其他得输入 引脚的功能，所以在系统设计时 ，模数转换器为使用的引脚全部 接地，甚至在模数转换器没有使用时 ，推荐模拟电源也要保持连 接，其余引脚全部接地。 3 结束语 该系统硬件工作正常，符合设计要求，用户可以利用该电路 实时在线对 TMS320F28335 系统仿真开发。 但该系统仅是一个 最小的应用系统，具体模块的应用系统应视实际需要设计。 参考文献 ［1］顾卫钢．手把手教你 学 DSP———基 于 TMS320x281x［M］．北 京 ：北 京 航空航天大学出版社，2010 ［2］苏奎峰，吕强，邓志东．TMS320x28xxx 原理与开发［M］．北京：电子工 业出版社，2009 ［3］雷晓瑜，曹广忠．TMS320F28335 及其最小应用系统设计［J］．电子设 计工程，2009（1）：91－92 ［4］ 高 翠 云 ， 江 朝 晖 ， 孙 冰 ． 基 于 TMS320F2812 的 DSP 最 小 系 统 设 计 ［J］．电气电子教学学报，2009（2）：83 332,TMS320F28 235,TMS320F28234,TMS320F28232 Digital ［5］Texas Instruments,TMS320F28335,TMS320F28334,TMS320F28－ Signal Controllers(DSCs) Data Manual, 2007 2）JTAG：在 EMU0 ／ EMU1 引脚使用小于 10K 的上拉电阻 ， 在 TRSTn 引脚使用小于 2．2K 的下拉电阻。 把 JTAG 接 口 放 在 主芯片引脚附近，保证他们之间的铜线长度在 6 英寸之内，并且 附加一个 100μF 过滤电容，用以去掉噪声。 ‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖‖ 外，为了试验系统运行时间，我们还做了一组实验 ，模拟了 30 个 （上接第 93 页） 图以及对应的将非刚体剖分成多个局部三角片的三维曲面图。 特征点并且是三种运动参数的序列 ，对这组实验，系统在迭代了 154 次后收敛于稳定状态。 从两组实验的运行时间来看，修正邻 域系程序耗时极少， 主要耗时在 MRF 和神经网络程序运行上 ， 并且 MRF 耗时占整个系统运行时间的 90％以上。 5 结束语 ［收稿日期：2011．12．2］ 图 5 图像序列的非刚体三角剖分 选择序列中的第一和第二帧用于三维运动参数估计 ， 每个 区 域 的 运 动 参 数 矩阵 的 理 想 值 true 和 本 文 算 法 的 估 计 值 esti- mate 如表 1 所示。 表中，误差 error 计算公式如下： error＝ ‖estimate－true‖F ‖true‖F ×100％ （15） 对 这 组 实 验 ， 系 统 在 迭 代 了 243 次 后 收 敛 于 稳 定 状 态 ，另 表 1 运动参数估计实验结果 对实验结果看，仿真实验的误差比较理想 ，该方法经验证是 可行。 我们采用了模拟退火算法求解全局最优解，模拟退火算法 精度高但耗时， 可以考虑对它改进或者采用其他更快速的寻优 算法。 同时从系统整个运行时 间 来 看 ，MRF 程 序 耗 时 占 了 绝 大 部分，可以考虑对 MRF 程序做适当优化 ，缩短系统运行时间，加 快参数估计的速度。 另外，本文使用的是模拟的图像序列做运动 参数估计，可以考虑用真实数据来进一步研究。 参考文献 ［1］刘 怀 辉．平 面 区 域 有 限 元 三 角 网 格剖 分 算 法 研 究 ［D］．济 南 ：山 东 大 学，2008 ［2］张 鹏．Markov 随 机 场 在 图 像 处 理 中 应 用 的 研 究 ［D］．武 汉 ：华 中 科 技 大学，2005 ［3］Rajala,Miika,Ritala,Risto．A Method to Estimate the Graph Structure for A Large MRF Model[J]． 17th International Con- ference on Artificial Neural Networks, ICANN,2007, 4669: 836－849 ［4］Ting Chen,Wei －Chung Lin．Artificial Neural Networks for 3 －D Motion Analysis－Part II:Nonrigid Motion [J]．IEEE Trans Neural Networks,1995,6(6):1394－1401 ［5］Schindler,Konrad．Spatially consistent 3D motion segmentation [J]．Proceedings－ International Conference on Image Process- ［收稿日期：2011．12．2］ ing,ICIP,2005,3:409－412