TMS320F2812最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、TMS320F2812最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)楊浩北，摘 要 在電子信息專業(yè)的課程教學(xué)、綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中, 需要應(yīng)用DS P 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本文以性價(jià)比高、在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的T MS320F2812 為主控芯片, 設(shè)計(jì)了一個(gè)DSP 最小應(yīng)用系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了各部分電路的設(shè)計(jì)方法和調(diào)試過程。該系統(tǒng)既可以滿足教學(xué)要求, 又可用于簡(jiǎn)單的工程研究和應(yīng)用開發(fā)。關(guān)鍵詞: 綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái); DS P 最小系統(tǒng); T MS320F28121 .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個(gè)典型的DSP 最小系統(tǒng)如圖1 所示, 包括DSP 芯片、電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路及JT AG接口電路?？紤]到與PC 通信的需要, 最小系統(tǒng)一般還需增

2、添串口通信電路。T MS320 F2812 是TI 公司C2000 系列中性價(jià)比較高的一款器件。該器件集成了豐富而又先進(jìn)的外設(shè), 如128kB 的Flash 存儲(chǔ)器、4kB 的引導(dǎo)ROM、數(shù)學(xué)運(yùn)算表、電機(jī)控制外設(shè)、串口通信外設(shè)、2kB 的OT P ROM 以及16 通道高性能12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊, 提供了兩個(gè)采樣保持電路可以實(shí)現(xiàn)雙通道信號(hào)同步采樣, 同時(shí)具有很高的運(yùn)算精度( 32 位) 和系統(tǒng)處理能力( 達(dá)到150MIPS) , 可廣泛應(yīng)用于電力自動(dòng)化、電機(jī)控制和變頻家電等領(lǐng)域。2 .系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)( 1) 電源及復(fù)位電路設(shè)計(jì)DSP 系統(tǒng)一般都采用多電源系統(tǒng), 電源及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)對(duì)于系統(tǒng)性能有

3、重要影響。TMS320 F2812 是一個(gè)較低功耗芯片, 核電壓為1. 8V, IO 電壓為3. 3V。本文采用T I 公司的TPS767D318 電源芯片。該芯片屬于線性降壓型DC/ DC 變換芯片, 可以由5V 電源同時(shí)產(chǎn)生兩種不同的電壓( 3. 3V、1. 8V 或2. 5V ) , 其最大輸出電流為1000mA, 可以同時(shí)滿足一片DSP 芯片和少量外圍電路的供電需要, 如圖2 所示。該芯片自帶電源監(jiān)控及復(fù)位管理功能, 可以方便地實(shí)現(xiàn)電源及復(fù)位電路設(shè)計(jì)。復(fù)位電路原理圖如圖3 所示。圖2 . 電源電路原理圖圖3. 復(fù)位電路原理圖圖二電源電路原理圖圖三復(fù)位電路原理圖( 2) 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)TM

4、S320 F2812 DSP 的時(shí)鐘可以有兩種連接方式, 即外部振蕩器方式和諧振器方式。如果使用內(nèi)部振蕩器, 則必須在X1/ XCLKIN 和X2 兩個(gè)引腳之間連接一個(gè)石英晶體。如果采用外部時(shí)鐘, 可將輸入時(shí)鐘信號(hào)直接連到X1/ CLKIN 引腳上, X2 懸空。本文采用的是外部有源時(shí)鐘方式, 直接選擇一個(gè)3. 3V 供電的30MHz 有源晶振實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)工作是通過編程選擇5 倍頻的PLL 功能, 可實(shí)現(xiàn)F2812 的最高工作頻率( 150MHz)。晶振電路如圖4 所示。( 3) DSP 與JT AG 接口設(shè)計(jì)DSP 仿真器通過DSP 芯片上提供的掃描仿真引腳實(shí)現(xiàn)仿真功能, 掃描仿真消除了傳統(tǒng)電

5、路仿真存在的電纜過長(zhǎng)會(huì)引起的信號(hào)失真及仿真插頭的可靠性差等問題。采用掃描仿真, 使得在線仿真成為可能, 給調(diào)試帶來極大方便。JTAG 接口電路如圖5 所示。圖5 . JTAG 接口電路( 4) DSP 的串行接口設(shè)計(jì)由于TMS320F2812 中SCI 接口的TT L 電平和PC 機(jī)的RS.232C 電平不兼容, 所以連接時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)選用符合RS.232 標(biāo)準(zhǔn)的MAX232N 驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行串行通信。MAX232 芯片功耗低, 集成度高, + 5V 供電, 具有兩個(gè)接收和發(fā)84送通道, 剛好與T MS320 F2812 的兩個(gè)SCI ( A 和B) 接口相匹配。電路設(shè)計(jì)如圖6 所示

6、。圖6 RS232 接口電路( 5) 通用擴(kuò)展口設(shè)計(jì)考慮到系統(tǒng)的通用性問題, 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將F2812 所有的非空引腳全部引出, 而且按照其功能模塊進(jìn)行有規(guī)律排列, 設(shè)計(jì)了5 個(gè)雙排接插件將其引出。3 DSP 最小系統(tǒng)軟硬件調(diào)試( 1) 電路測(cè)試和目標(biāo)板識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)輸入和輸出工作電壓后, 監(jiān)測(cè)上電復(fù)位及手動(dòng)復(fù)位電路工作情況。利用DSP 仿真器進(jìn)行硬件仿真, 進(jìn)入CCS 環(huán)境, 識(shí)別目標(biāo)器件, 表明系統(tǒng)硬件基本正常。( 2) 事件管理器產(chǎn)生PWM 波功能測(cè)試TMS320 F2812 內(nèi)核集成的兩個(gè)事件管理器( EVA 和EVB) 提供了強(qiáng)大的控制功能, 特別適合運(yùn)動(dòng)控制和電機(jī)控制等領(lǐng)域。F281

7、2 的每個(gè)事件管理器模塊可以同時(shí)產(chǎn)生8 路脈寬調(diào)制( PWM) 信號(hào), 包括3 對(duì)由完全比較單元產(chǎn)生的死區(qū)可編程PWM 信號(hào)以及由通用定時(shí)器比較器產(chǎn)生的2 路獨(dú)立的PWM 信號(hào)。( 3) 基于串口通信的數(shù)據(jù)采集功能測(cè)試F2812 串口支持16 級(jí)接收和發(fā)送FIFO, 有一個(gè)16 位波特率選擇寄存器, 靈活性極大。此外, 芯片上集成了一個(gè)12 位ADC, 具有16 通道復(fù)用輸入接口、兩個(gè)采樣保持電路, 最快轉(zhuǎn)換周期為60ns。本文對(duì)基于串口通信的數(shù)據(jù)采集功能測(cè)試 3 。分別對(duì)由函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的方波、正弦波和三角波采樣, 然后再將數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)絇C。4 . 結(jié)語(yǔ)本文設(shè)計(jì)的TMS320 F281

8、2 DSP 最小系統(tǒng)經(jīng)過充分的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明具備了數(shù)據(jù)采集、與PC 通信及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理等功能, 既可以滿足教學(xué)要求, 又可用于簡(jiǎn)單的工程研究, 具有一定的實(shí)用價(jià)值。此外還可對(duì)該最小系統(tǒng)的功能開發(fā)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步完善: 如增加CAN 總線功能及數(shù)字信號(hào)處理功能等, 盡可能結(jié)合信號(hào)系統(tǒng)、電子測(cè)量及電機(jī)控制等課程特點(diǎn), 形成較完善的典型教學(xué)案例。對(duì)于通用I/ O ( 如鍵盤、液晶) 及擴(kuò)展外存的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步深入研究, 可將該最小系統(tǒng)功能升級(jí)成為通用DSP 系統(tǒng), 從而可更廣泛地滿足各類復(fù)雜工程需求。參考文獻(xiàn): 1 高翠云, 李岳民. 通用低頻測(cè)試系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)及可測(cè)試性研究 J . 北京: 中國(guó)儀器儀表, 2007, 3: 38.40 2 蘇奎峰等編著. T