；囊鳇鲢麓鸶壁竺堂塑!尘业坐呈 一种高性能浮点DSP芯片TMS320C6713 及其最小系统的设计 马志刚，赵丽平，李中西，李爱武 (西南交通大学电气工程学院，四川成都610031) 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 中图分类号：TN911．72 文献标识码：B 文章编号：1674—7720(2010)10—0024—04 A high——performance floating-point digital signal processor chip MS320C67 1 3 and the minimum system’S design MA Zhi Gang，ZHAO Li Ping，LI Zhong Xi，LI Ai Wu (School of Electrical Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China) Abstract：The Texas Instruments company promotes high-performance floating-point DSP chip TMS320C6713 obviously en— hanced the embedded application performance，reduced the system design order of complexity．This article describes this chip’S structure，the characteristic and the function，and has carried on the TMS320C671 3 minimum system7S design，and expounds the at— tention in PCB design， Key words：DSP；TMS320C67 13；minimum system；PCB TMS320C6713是美国德州仪器公司(TI)继 要的特点是在体系结构上采用了VelociT!超长指令字 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 VLIW(Very long Instruction Word)结构，VLIW体系结构 中，是由一个超长的机器指令字来驱动内部的多个功能 进，具有如下革命性的特点： 单元的(这也是VLIW名字的由来)。每个指令字包含多 (1)处理速度快，工作主频最高可达到300 MHz，峰 个字段(指令)，字段之间相互独立，各自控制一个功能 值运算能力为2400MIPS／1 800MFLOPS； 单元，因此可以单周期发射多条指令，实现很高的指令 (2)硬件支持IEEE格式的32 bit单精度与64 bit双 级并行效率。C6000的VLIW采用了类RISC指令集，使 精度浮点操作； 用大统一的寄存器堆，结构规整，具有潜在的易编程性 (3)集成了32×32 bit的乘法器，其结果可为32 bit或 和良好的编译性能，在科学应用领域可以发挥良好的性能。 64 bit； TMs320C6713是一种支持浮点运算的DSP芯片，是 f4)TMS320C62X指令无需任何改变即可在TM$320C6713 德州仪器公司设计的用于高端处理的长指令、多功能的 上运行。 1结构特点 DSP芯片。其内部结构功能模块如图1所示，它主要包 括中央处理器CPU、片内存储器和片内集成外设3部分。 TMS320C6713是TI新推出的高速浮点DSP，工作主 1．1 CPU内核的功能单元 频200MHz，其单指令执行周期仅5 ns；具有强大的定点 TMS320C6713的CPU是最新采用VelociTI体系结构 浮点运算能力，运算速度可达l 600MIPS／1 200MFLOPS。 的DSP芯片。VelociTI是高性能、先进的VLIW结构，多 与TMS320其他系列DSPs相比，C6000系列DSPs最主 个功能单元并行工作，共享公用的大型寄存器组，同时 24 《微型机与应用》2010年第10期 ˝ • ‰ ˚ 

盆i蓬鲤壁塑趱．___型型皇!!!些!! 刮篓詈嚣卜 +—一多通道音频串k+ l行口McASPl +—一多通道音频串I．+ l行口McASP0 ◆ 复 l行口McBSPI +—叫多通道缓冲串k+ 增强型 直接 存储器 +—刊多通道缓冲串k+ 访问 (EDMA) 控制器 I行121 McBSP0 引 通道) 用 叫1 2C1卜+ (16 ●—■ 脚 +叫 I 2C0 卜 叫定时器1 I．+ Hl定时器0卜◆ +—叫通用输入k+ l输出VI(GPIO)l LlP +叫 一级程序缓存(4 KB) 工 程序取指 指令分配 指令 泽码 数据通道A 寄存器组A 数据通道B 寄存器组B I lLl I．SI l· I_M1 I_DI ·I I．D2 I．M2lS2 1．L2 —— —— 级 缓 存 四 存 储 体 存 储 器 —— 控制寄存器 控制逻辑 测试 在线仿真 ● 中断控制 ● 级— 存 储 体 存 储 四 叫f 级搬存攀JI {时钟发生器和PLL} I掉电逻辑l 叫黹口卜 器 图1 TMS320C6713 DSP芯片结构功能模块罔 执行的各种操作是由VLIW的长指令分配模块进行同 成，开发人员对接口设计的主要工作就是完成接口连线 步协调的，这种结构使其成为多通道、多功能以及高性 和写控制寄存器两项工作，使得扩展外设变得更加容易。 能应用的首选器件。，CPU内核作为DSP芯片的运算和控 C6713片内集成的一个32 bit的外部存储器接口 制中心，包括以下几部分：(1)程序取指令单元、指令分 EMIF(External Memory Interface)，可以外扩8 bit、16 bit、 配单元、指令译码单元；(2)2个数据通道A、B，每个通道 32 bit并行存储器。内部的16个独立的扩展直接存储 中包括*个由16个32 bit寄存器组成的寄存器组和4 个功能单元：①算术和逻辑运算单元(．T．)②分支、位操作 和算术运算单元(．S)③乘法操作单元(．M)④装载／存储和 器访问通道EDMAfEnhanced Direct—Memory—Access)大大 提高了存储器访问的效率，EDMA面向实时信号处理，可 以在CPU后台高效完成存储空间中数据的转移，具有高 算术单元(．D)；(3)控制寄存器；(4)控制逻辑；(5)测试、在 效的传输速率，C62lx和671x的数据传输率可高达1 线仿真接口和中断控制。 1．2片内存储器 TMS320C6713的芯片内部存储器采用两级高速缓存 200 MB／s。2个MeASP(multiehannel audio serial port)；2个 McBSP(muhichannel buffered serial port)，可以模拟几乎所 有形式的串行接口；2个12C总线接口；2个32 bit的通 结构．如图1所示，包括：4 KB的第一级高速程序缓存 用定时器；16通道通用I／0口GPIO(general—purpose in— (L1P)、4 KB第一级高速数据缓存(LID)、和第二级总共 256 KB片内存储容量(64 KB的L2统一缓存／映射RAM put／output)；一个16 bit的主机接口HPI(Host—Port Inter— face)；还包括程序和数据存储器控制器、中断控制器、定 和192 KB的附加L2 RAM)。 时器、时钟发生器、PLL(锁相环控制发生器)及掉电逻辑 无论是TMS320C6713还是TMS320C6713B都应用了 等功能单元。 双层的Cache结构，对外具有强有力的驱动能力。第一 2 TMS320C6713 DSP硬件最小系统设计 层为4 KB的程序缓冲区和可双向寻址的数据缓冲区， 第二层有256 KB的程序和数据缓冲区，其中64 KB为 TM$320C6713(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 存储区，剩下为SRAM区，这种独特的二级缓存结构大 主要功能包括：进行基本信号采集、数据运算及数据、程 大提高了CPU的工作效率。 1．3片内集成外设 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 TMS320C6713的芯片内部集成了许多外围设备接 便对系统的功能扩展以实现更广泛的嵌入式应用。将以 口，可以方便地连接片外存储器、主机、串行设备等外 上主要功能分成如图2所示的功能模块：音频处理模 设。所有外部接口都是由一些信号线和控制寄存器组 块、数据处理模块、电源转换供电模块。 《微型机与应用》2010年第10期 欢迎网上投稿www．pcachina．com 25 ˝ • ‰ ˚ 

；逸鲤戴塑豳鲨型坚尘塑坐! 音 频 线 输 入 音 频 线 输 出 扬 宙 器 输 出 值时的自动复位功能。 3 TMS320C671 3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 作枞。翥等黯麓慕羹墓冀毳裹名进 2．，要鉴黧然-…一币…一川…．+ 篓竺罢薹苎TL。V。32。0A。I。C3+4氅篓曼篡!巳紫妾竺烹妻…1i，D)考bv．虑1,I到mj谶磊届磊蔷荔、，篡哥。嘉柒’受于扰，故 。。，。乏要鉴处理模块中，乏毫统琶曼2竺要竺耋竺耄 行P；：二’二：蚤姜崔备i；妥葚誉i￥X蒹9…“1“ 竺篓篓2雾：羹鼻妻毫氅毛毫，苎髦、蕉凳翌譬量!坠翟在设钎磊露蓑毒品。茅甜姜芬苫!≥毒磊养≤纂荟 竺余=、毫。登冀竺令、2黧篓全之苎登妻要紫输出、髦蹇要3个信号层并保证其都毒可能。淼层，友需箍蓓莓 差譬磐墨曼耋擘曼篓竺芦望挈耋篓詈：：怂亨孝至詈D“SP～IO。3～．3…V刮,D～SP”CV”D…D”菥。苯釜菇菖G“N“DM-- -勇孬兹喜 竺墨圣芒髦出方式。。童篓笋，篡兰!LV詈0。A。I、。C3。4嚣篓竺 晶毒磊言；袅集童茬≥、…一’““”“…”…。“…7 …“(豸羞芜蕃；盖哥：应尽量保证。LI。。D。E芯片和存储器之 煮篓尊兰等D、．S．P。竺-H--竺要芝昱．是篓0．='享、答要裂竺翟要 竺型2萎蛩孝、蛩。挚亨接由TLV320A1c37将DsP芯片处 间的崔蒿荩苗磊葚釜：薹弄言轰蕞少制羞芸算釜磊墓夏 ≤芸；菱裔善囊萎；’溢≤毒蓊。军茹嘉瘩LSC器菩莴盖； ?}竺量：竺耋兽去。 +。。。。。+。。 笔芝甚；姜薹赛嘉-薪苡蒙南黼}菖笔蒌尽昌磊薹三霁 2·2竺萋竺焉烹銎。．。。．。。 。；。套辇翼竺慧攀銎三。，。鼍象专鬯D。。S+P竺兰寰序要譬 储i"器la：F气蕊；‘石善；蒹磊三!”…“4。。、…。“““ 雯翟篓篓喜墓琶：篓乏蔓。置黧票擎嬲耋：麓芝警”“”(j聂；未最云簇粪：≮麓含标准的。4脚插座以及未 使用、磊葛赢i妄二鬟：-’占，蔷翼爱蔷鼻i磊芏霜簇姜高 銎繁芒譬凳篓詈三兰芯片的E眦F0竺芝套竺霎霎呈2 套蹙寰竺登苎琶煮篡+-器。(S，，DR。AM+)姜；耋等竺竺耋要耋篓 主≤：≤≤j苯蒜U分．3全"3"1部／Y'P&葛荔矗i蓄嚣毫茹I。譬’i荠嚣 詈登耄冀；。量曼翌冀曼懋苎登。；耋票兰，呈羹昱．“”占差芝磊三羞莘，≤哥；萏蒜i喜≤葛茹长度近似相 篓芝竺翟R呈!耋耋霎耋!耋二毫，翌数耋曼}曼荽芝竺；磊芸巍J电茹：蒋面‘纂。釜i景蒿釜芸：“’……、 里矍妻曩竺氅苎麓相警彗霉曼萋型芝菱墨主竺，，妻銎主‘等，主。箨j之黼：盆景壶’器写善‘塞爵哥箩章薹荔茁 曼至篓孥篓竖翌≮妻王筻：豢量翌盖颦竺翟篆釜氅警掣篡霉荏葛喜基气淼藉幕毒的。差≤姜萄荔磊：。粪茇 兰茅銎器竺差苎苎、!笆曼M竺等!妻璺篓。冀篡二鼍：奏苎磊茹．巍慧之裂兹景；亳篙二苯去篙。，i毒蒜荔菖磊 翟篓鬻耋蕊奠紫：!臀鋈翌三曩耋兰言篓星要引脚进行 蓑桑鬲；蔷蔷赁菩。嵩衰嘉。娄霸善箸霎芬舅i幂垛蕹茹 一“…’7．i。．”：…“…～”～。“7““…“““。’……“… 处理，将全部引出为日后功能的扩展提供基础。 ˝ • ‰ ˚ 

盛豳鼗尘竺生塑坐皇 信号线。底层主要是作为接地层，并做大面积铺地处理， 13】李方慧，王飞，何佩琨．TMS320C6000系列DSPs的原理 同时表层要求接地的部分就近大量打孔，将接地信号直 与应用(第二版)[M]．北京：电子工业出版社，2003． 接就近连接底层作接地处理。依据其工作原理，将5V电 [4】赵加祥．DSP系统设计和BIOS编程及应用实例[M]． 压分为两路通道进行转换，走线时注意电源线和通道的 北京：机械工业出版社，2007． 走线宽度以达到承受电流要求，同时也注意电磁噪声信 [5】刘志刚，黄峰．DSP最小应用系统的设计[J]．电子工程师 号的干扰。 2006，32(2)：33—36． TMS320C6713是美国德州仪器公司开发的新型浮点 [6】卢钧，吴剑秋．高速DSP系统PCB板可靠性设计[J]． 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。 参考文献 [1]Texas Instruments．TMS320C67 13 hardware designer’S resource guide[R]．2004． [2]Texas Instruments．TMS320C6000 CPU and instruction set reference guide[R]．2006． 国外电子测量技术．2005(7)：5—7． (收稿日期：2009—12—21) 作者简介： 马志刚，男，1978年生，硕士研究生，主要研究方向：电 能质量分析与控制、智能信息处理。 赵丽平，女，t973年生，博士，副教授，主要研究方向： 电力系统分析、电能质量及故障诊断。 李．中西，男，1978年生，硕士研究生，工程师，主要研究 方向：电能质量分析与控制。 李爱武，男，1982年生，硕士研究生，主要研究方向：牵 引供电理论。 (上接第23页) 采用智能控制器，可以快速得知线路运行有关数 据，及时发现线路故障信息，提高供鬯管理水平。对单相 接地故障，采用零序电流及其相对量来综合判断发生的 位置，准确性得以提高。减少了因寻找单相接地点而误 拉、多拉正常线路而造成的扩大停电范围的现象发生， 从而提高供电的可靠性。 参考文献 图2单相接地故障保护功能框图 【1】GB／T14285—2006继电保护及安全自动装置技术规程， 【2]DL／T 448—2000电能计量装置技术管理规程． 的零序电流值及相对变化量，主管理机同时从其他相关 [3】DLT 5137—2001电测量及电能计量装置设计技术规程． 的控制器得到各自的零序流值及相对变化量，根据得到 [4】唐国红．基于VC++的单片机编程器软件的设计lJl． 的相对变化量的大小排序后，把相对变化量最大的控制 现代电子技术，2007‘30(8)． 器找出来，同时发短信控制该台控制器进行相关操作。 (收稿日期：2009—12—18) 3智能控制器的操作 3．1线路参数初始化设置 线路参数初始化设置主要包括CT的变比、线路的编 作者简介： 号、过流延时时间、重合次数以及密码设置等。 薛太林，男，1965年出生，副教授，主要研究方向：电能 3．2智能控制器分合操作授权设置 质量监测与控制。 正常分合操作只能由有权限的手机进行操作，权限 覃晋民，男，1966年出生，高工，主要研究方向：电力系 设置方法为：在第一次用智能控制器时，在初开机的规 统运行与控制。 定时间内，设置有权限的手机号码，控制器进行保存。以 吕高，男，1973年出生，讲师，主要研究方向：电力电 后在开机时，可以重新设置，也可以不设置。如果不重新 设置，则系统默认上次设置的有权限的手机号码为本次 的权限手机号码。 通过对样机的功能进行实测，各项功能均能达到设 计要求。 子技术及其应用。 郭志伟，男，1978年出生，工程师，主要从事领域：电气 设备制造。 《微型机与应用》2010年第lO期 欢迎网上投稿WWW．pcachina．corn 27 ˝ • ‰ ˚