dsp基帶處理平臺(tái)母板部分設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-23 17:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Protel 99的軟件體系結(jié)構(gòu)如圖4所示： 圖4Prortel99中有眾多的服務(wù)器程序，例如原理圖服務(wù)器、PCB編輯服務(wù)器、仿真服務(wù)器、自動(dòng)保存服務(wù)器等。但是基本上可以分為4個(gè)組件，即：原理圖設(shè)計(jì)組件，PCB設(shè)計(jì)組件，布線(xiàn)組件，可編程邏輯器和仿真組件。因?yàn)殡娐吩O(shè)計(jì)的最終目的是為了獲得原理圖和PCB圖，而原理圖又是為PCB服務(wù)的。所以這四個(gè)組件中，后兩個(gè)組件都是為前兩個(gè)組件服務(wù)的。原理圖和PCB圖是Protel99的核心內(nèi)容。1 原理圖的編輯Preotel99中，印制電路板的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程分為三步：首先是原理圖的設(shè)計(jì)，其次是生成網(wǎng)絡(luò)表，最后是印制電路板的設(shè)計(jì)。原理圖設(shè)計(jì)是整個(gè)印制電路板設(shè)計(jì)工作中三大步驟的第一步，電路原理圖設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到后面的工作。Protel99原理圖組件有五大主要功能：（1） 支持模塊化設(shè)計(jì)方法（2） 豐富而又強(qiáng)大的編輯功能（3） 強(qiáng)大的電氣檢查功能和向?qū)Чδ埽?） 完善的庫(kù)元件編輯和管理功能（5） 方便的同步設(shè)計(jì)功能 原理圖的編輯窗口如圖5所示 圖五在原理圖設(shè)計(jì)窗口中按流程圖六（左）進(jìn)行操作： 1．在整個(gè)設(shè)計(jì)之前，用戶(hù)根據(jù)實(shí)際電路的復(fù)雜程度設(shè)置圖紙的幅面及相關(guān)信息。 2．根據(jù)電路中所用的元件，從元件庫(kù)中選定元件放置到工作面上。同時(shí)對(duì)元件的序號(hào)、封裝進(jìn)行定義和設(shè)置。 3．首先對(duì)元件的位置及方向進(jìn)行調(diào)整和修改，進(jìn)行整個(gè)原理圖的布局，然后元件用具有電氣意義的導(dǎo)線(xiàn)、總線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)等連接起來(lái)。 4．為可保證原理圖的美觀(guān)和正確，用Protel99提供的各種工具對(duì)繪制好的圖進(jìn)行修改個(gè)調(diào)整。5．打印輸出設(shè)計(jì)的圖形文件，便于收藏、交流。 2 PCB圖的編輯設(shè)計(jì)印制板，使用Protel Advanced PCB 99――PCB編輯器。Advanced PCB 99綜合了精確的科學(xué)設(shè)計(jì)與合理的美學(xué)設(shè)計(jì)，圖7是用Protel制作的一塊PCB： 圖7在原理圖繪制設(shè)計(jì)完畢，并且檢查無(wú)誤之后開(kāi)始由原理圖到印制電路板PCB的設(shè)計(jì)，其流程如圖8所示：1． 在繪制電路板之前，要先定義電路板框，包括：定義電路板層數(shù)、電路板外形尺寸和形狀等； 2．定義好板框后，啟動(dòng)電路板編輯器進(jìn)入電路板編輯環(huán)境。在此環(huán)境下，可以根據(jù)個(gè)人習(xí)慣和喜好設(shè)置電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)和文檔參數(shù)；3．加載網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝；4．加載網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝后，在電路板中會(huì)出現(xiàn)元件封裝連接關(guān)系組成的一些凌亂的圖案，需要人工或自動(dòng)將元件放置到適當(dāng)位置；5．在自動(dòng)布線(xiàn)前需要對(duì)布線(xiàn)規(guī)則進(jìn)行設(shè)定，包括設(shè)定導(dǎo)線(xiàn)間距、導(dǎo)線(xiàn)拐角、導(dǎo)線(xiàn)形式、導(dǎo)線(xiàn)寬度、導(dǎo)孔風(fēng)格等； 6．設(shè)定好規(guī)則之后用Protel Advanced Route 99――Protel高級(jí)無(wú)網(wǎng)格布線(xiàn)器，進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)。Protel自動(dòng)布線(xiàn)功能很強(qiáng)，一般都可以100％的布通，不滿(mǎn)意的地方再作人工修改；7．將設(shè)計(jì)結(jié)果輸出以便加工圖82母板的原理圖設(shè)計(jì)本課題所有原理圖均使用Protel99完成設(shè)計(jì)，一共有個(gè)部分：處理器DSP（包擴(kuò)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器），存儲(chǔ)器，主控邏輯（CPLD），URAT接口，電源，MODEM子板，鍵盤(pán)和顯示器面板。后兩個(gè)部分相對(duì)獨(dú)立，而由其他人設(shè)計(jì)制作，本論文主要介紹前面五個(gè)部分。前五部分在同一張印制電路板圖上，所以采用protel99層次結(jié)構(gòu)原理圖的設(shè)計(jì)思想。首先繪制頂層工程圖，把各個(gè)模塊進(jìn)行組裝，明確表示出各模塊之間的連接關(guān)系；然后在工程圖的基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行繪制。這樣的設(shè)計(jì)思路體現(xiàn)了模塊化和自上而下的設(shè)計(jì)思想，結(jié)構(gòu)清晰，易于實(shí)現(xiàn)和修改。本課題的工程圖如圖9 圖9 以下就每個(gè)功能塊的原理，器件及電路圖進(jìn)行介紹。1 DSP的設(shè)計(jì)主處理器DSP是整個(gè)項(xiàng)目的核心內(nèi)容之一，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)做均需要DSP的參與。本課題選用的是TI公司的TMS320VC5409，16bit定點(diǎn)DSP芯片，采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有一組程序總線(xiàn)和三組數(shù)據(jù)總線(xiàn)，系統(tǒng)的內(nèi)存帶寬較高。由于具有高度的并行性，特別適合于實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用。其主要有以下特點(diǎn)：l 多總線(xiàn)體系：三組獨(dú)立的16bit數(shù)據(jù)總線(xiàn)和一組程序總線(xiàn)l 40bit的算術(shù)邏輯單元，包括40bit桶型移位寄存器和兩個(gè)獨(dú)立的40bit累加器l 17 x 17bit并行乘法器l 具有為維特比的加／比較選擇操作設(shè)計(jì)的比較選擇存儲(chǔ)單元l 數(shù)據(jù)總線(xiàn)具有保持特性l 外部程序存儲(chǔ)器空間可擴(kuò)展為8M x 16 bitl 片內(nèi)ROM容量為 16K x 16 bit；片內(nèi)雙訪(fǎng)問(wèn)RAM 容量為 32K x 16bitl 支持單指令循環(huán)和塊循環(huán)l 支持存儲(chǔ)塊移動(dòng)指令，提供了更好的程序和數(shù)據(jù)管理l 支持32bit長(zhǎng)操作數(shù)指令，支持并行存儲(chǔ)和并行裝入l 支持條件存儲(chǔ)指令和中斷快速返回l 片內(nèi)外設(shè)包括 － 軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器：可把外部等待周期擴(kuò)展到7個(gè)周期，以適應(yīng)慢速的外設(shè)。－ 可編程塊切換邏輯：在內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)越過(guò)塊邊界，或從程序內(nèi)存跨越到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，自動(dòng)插入一個(gè)周期，從而允許此內(nèi)存塊在其它器件驅(qū)動(dòng)總線(xiàn)前釋放總線(xiàn)。－ 主機(jī)接口：一個(gè)8bit/16bit并行接口，使主機(jī)能夠訪(fǎng)問(wèn)39。54x的片內(nèi)存儲(chǔ)器。－ 硬件定時(shí)器： 實(shí)際上是一個(gè)減計(jì)數(shù)器，每當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí)產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)器中斷?？梢杂绍浖O(shè)置計(jì)數(shù)值，并可停止、恢復(fù)、復(fù)位或禁止定時(shí)器。－ 時(shí)鐘發(fā)生器： 由一個(gè)內(nèi)部振蕩器和鎖相環(huán)組成。39。54x的工作時(shí)鐘可以由外部輸入，或由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生。鎖相環(huán)可以將時(shí)鐘源乘上一個(gè)特定的系數(shù)得到CPU到工作時(shí)鐘。－ 串口： 包括同步串口、緩沖串口、多信道緩沖串口和TDM串口等。l JTAG掃描邏輯， ，主要用于芯片的仿真和測(cè)試。與專(zhuān)用仿真引腳一起可以完成在線(xiàn)仿真。l ，圖10 是TMS320VC5409的結(jié)構(gòu)框圖：圖10 如圖所示， TMS320VC5409芯片主要包括CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器和片內(nèi)外設(shè)三個(gè)部分，它們通過(guò)片內(nèi)總線(xiàn)相互連接，交換數(shù)據(jù)信息和控制信息。TMS320VC5409配置有片內(nèi)RAM 32K,片內(nèi)ROM 16K,三個(gè)串口，一個(gè)并口。DSP的整體設(shè)計(jì)圖紙見(jiàn)附錄。它的三個(gè)串口使用其中的兩個(gè)，一個(gè)用于接受發(fā)送語(yǔ)音編碼信號(hào)，另一個(gè)用于接受發(fā)送ML信號(hào)。由于DSP的串口是極其寶貴的資源，所以剩下的一個(gè)串口通過(guò)CPLD預(yù)留出來(lái)，以備系統(tǒng)擴(kuò)展?？紤]系統(tǒng)
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