【文章內(nèi)容簡介】 PIO）引腳 ● 靈活的 PLL 時(shí)鐘發(fā)生器 ● 支持 （ JTAG）邊界掃描接口 ● 548 引腳球柵陣列（ BGA）封裝（ GDK 和 ZDK 支持）， ● 548 引腳球柵陣列（ BGA）封裝（ GNK 支持）， ● 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 9 第三 章 Altium Designer 的使用 PROTEL 概述 PROTEL 是 ALTUUM 公司（前身為 PORTEL 公司）在 20 世紀(jì) 80 年代末推出的電 路行業(yè)的 CAD 軟件，它當(dāng)之無愧地排在眾多 EDA 軟件的前面，是電路設(shè)計(jì)者的首選軟件。它較早在國內(nèi)使用，普及率也最高，有些高校的電路專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它。早期的PROTEL 主要作為印刷板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在 DOS 環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無硬盤 286 機(jī)的 1M 內(nèi)存下就能運(yùn)行。它的功能較少，只有電原理圖繪制與印刷板設(shè)計(jì)功能，印刷板自動(dòng)布線的布通率也低。現(xiàn)在的 PROTEL 已發(fā)展到 Altium Designer 的使用 ，是個(gè)龐大的 EDA 軟件，是個(gè)完整的全方位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路 與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印刷電路板設(shè)計(jì)（包含印刷電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電路表格生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server （客戶 /服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如 ORCAD、 PSPICE、 EXCEL 等。使用多層印制線路板的自動(dòng)布線，可實(shí)現(xiàn)高密度 PCB 的 100％布通率。下面簡要的介紹一下 Protel 這個(gè)軟件的發(fā)展歷史。 隨著計(jì)算機(jī)業(yè)的發(fā)展，從 80 年代中期計(jì)算機(jī)應(yīng)用進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域。在這種背景下， 888 年由美國 ACCEL Technologies Inc 推出了第一個(gè)應(yīng)用于電子線路設(shè)計(jì)軟件包 ——TANGO，這個(gè)軟件包開創(chuàng)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ EDA）的先河。這個(gè)軟件包現(xiàn)在看來比較簡陋，但在當(dāng)時(shí)給電子線路設(shè)計(jì)帶來了設(shè)計(jì)方法和方式的革命，人們紛紛開始用計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)電子線路，直到今天在國內(nèi)許多科研單位還在使用這個(gè)軟件包。隨著電子業(yè)的飛速發(fā)展， TANGO 日益顯示出其不適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要的弱點(diǎn)。為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， Protel Technology 公司以其強(qiáng)大的研發(fā)能力推出了 Protel For Dos 作為 TANGO 的升級(jí)版本，從此 Protel 這個(gè)名字在業(yè)內(nèi)日益響亮。 八十年代末， Windows 系統(tǒng)開始日益流行，許多應(yīng)用軟件也紛紛開始支持 Windows 操作系統(tǒng)。 Protel也不例外，相繼推出了 Protel For Windows 、 Protel For 等版本。這些版本的可視化功能給用戶設(shè)計(jì)電子線路帶來了很大的方便，設(shè)計(jì)者再也不用記一些繁瑣的命令，也讓用戶體會(huì)到資源共享的樂趣。 九十年代中， Win95 開始出現(xiàn)， Protel 也緊跟潮流，推出了基于 Win95 的 版本。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 10 版本的 Protel 加入了新穎的主從式結(jié)構(gòu)，但在自 動(dòng)布線方面卻沒有什么出眾的表現(xiàn)。另外由于 版本的 Protel是 16 位和 32 位的混合型軟件不太穩(wěn)定。 98 年， Prote 公司推出了給人全新感覺的 Proel98。 Protel98 以其出眾的自動(dòng)布線能力獲得了業(yè)內(nèi)人士的一直好評(píng)。 99 年， Protel 公司又推出了最新一代的電子線路設(shè)計(jì)系統(tǒng) ——Protel99。在 Protel99 中加入了許多全新的特色。 20xx 年， Protel Technologies 公司兼并例了美國著名的 EDA 公司 ACCEL（ PCDA），并隨后推出了 Protel99 SE。 20xx 年， Protel Technologies 更名為 Alitium 公司，并于 20xx 年推出了 Protel DXP，而且不斷升級(jí)。 20xx 年 Alitium 公司推出了 Protel 系列的 Altium Designer 。 20xx 年 Altium 公司推出 Protel系列的最新高端版本 Altium Designer 總之， Protel 是 Altium 公司推出的優(yōu)秀的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ EDA）設(shè)計(jì)工具軟件，經(jīng)過不斷的更新和優(yōu)化，它現(xiàn)已具有集原理圖設(shè)計(jì)和 FPGA 的前端設(shè)計(jì)輸入；功能強(qiáng)大的 PCB 板極設(shè)計(jì)；智能的拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線器；完全兼容 SPICE 的混合信號(hào)仿真、 FPGA 仿真、信號(hào)完全性分析等多種仿真驗(yàn)證功能。保證從電學(xué)原理設(shè)計(jì)開始直到生產(chǎn)制造文件輸出的無縫連接，是當(dāng)今世界最先進(jìn)、應(yīng)用最廣泛的 EDA 軟件之一。 Altium Designer 的介紹 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我主要運(yùn)用的 Protel 軟件版本是 Altium Designer 。 因此我在這里著重介紹一下 Altium Designer 。 Altium Designer 是 Altium 公司推出的第一套完 整的板卡設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照設(shè)計(jì)者自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。 Altium Designer 運(yùn)行在優(yōu)化了的設(shè)計(jì)平臺(tái)上，并且具備了當(dāng)今所有的先進(jìn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以便處理各種復(fù)雜的 PCB 設(shè)計(jì)過程。 Altium Designer 的 PCB 電路圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)利用了 WINDOWS XP 和 WINDOWS 20xx0 平臺(tái)優(yōu)勢，具有更進(jìn)一步的穩(wěn)定性、增強(qiáng)的圖形功能和超強(qiáng)的用戶界面等特點(diǎn)，通過把設(shè)計(jì)輸入仿真程序、繪制編輯 PCB 板、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的融合，為用戶提供 了全線的設(shè)計(jì)解決方案，保證從電學(xué)原理設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造文件輸出的無縫連接，是當(dāng)今最先進(jìn)、引用最廣泛的 EDA 軟件之一， Altium Designer 憑借其強(qiáng)大的功 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 11 能大大提高了電子線路的設(shè)計(jì)效率，必將成為廣大電子設(shè)計(jì)工作者首選的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。 Altium Designer 具有自己的特點(diǎn)，并且增加很多新的功能。 Altium Designer 構(gòu)建于一整套板極設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)特性聲，其中包括混合信號(hào)電路仿真、布局前后信號(hào)完整性分析、規(guī)則驅(qū)動(dòng) PCB 布局與編輯、改進(jìn)型拓?fù)渥詣?dòng)布線及全部計(jì)算機(jī) 輔助制造（ CAM）輸出能力等。其特點(diǎn)表現(xiàn)在：層次化多通道原理圖編輯環(huán)境；混合模式的 SPICE 3f5/XSpice 仿真；布局前后的信號(hào)完整性分析；急于 FPGA 設(shè)計(jì)的現(xiàn)場交互式開發(fā)； PCB 與 FPGA 項(xiàng)目之間的自動(dòng) FPGA 管腳同步等等。另外 20xx 在設(shè)計(jì)電路原理圖、 PCB 設(shè)計(jì)、電路仿真和 FPGA 設(shè)計(jì)等方面都增加了一些新的功能，如在線錯(cuò)誤檢查、原理圖層次檢查、波形資料的輸入和輸出、交互布線等。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要應(yīng)用的是軟件的原理圖設(shè)計(jì)功能，原理圖的設(shè)計(jì)是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有設(shè)計(jì)好正確的原理圖，才能開展 后面的工作。一般的，設(shè)計(jì)一個(gè)電路原理圖的工作包括：設(shè)置電路圖紙的大小、規(guī)劃原理圖的總體布局、在圖紙上放置元器件、進(jìn)行原理圖連線、調(diào)整走線、檢查修改原理圖，最后保存原理圖。而電路原理圖的設(shè)計(jì)大致可以分為 9 個(gè)步驟，即 1. 新建原理圖：首先必須新建原理圖，進(jìn)入原理圖編輯器，才能進(jìn)行電路圖的設(shè)計(jì)。 2. 設(shè)置圖紙信息：設(shè)計(jì)原理圖之前，必須根據(jù)電路的復(fù)雜程度設(shè)置圖紙的大小，以及圖紙的方向、網(wǎng)格大小和標(biāo)題欄信息。 3. 載入元件：在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)實(shí)際電路的需要，從元件庫中調(diào)入所需的元件。這時(shí)可以通過加載元件庫來實(shí)現(xiàn)元件的載入。 4. 放置 元件：載加載的元件庫中取出所需的元件，并將元件放入工作面板中。根據(jù)元件之間的走線，在工作面板上對(duì)元件進(jìn)行位置的調(diào)整、屬性的設(shè)置等。 5. 原理圖布線：利用 Altium Designer 提供的各種工具、指令進(jìn)行布線，使用具有電氣意義的導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)、端口標(biāo)號(hào)和電氣連接點(diǎn)將工作面板上的元件連接起來，構(gòu)成一個(gè)完整的電路原理圖。 6. 調(diào)整布線：經(jīng)過原理圖布線后，通過進(jìn)一步的布線調(diào)整，對(duì)原理圖進(jìn)行修改，是原理圖更加美觀和正確。該過程包括元件位置的重新調(diào)整，導(dǎo)線位置的刪除、移動(dòng)，更改元件屬性和排列等。 7. 注釋修飾：在原理圖 上增加一定的注釋，是原理圖更易懂、更具有可讀性。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 12 8. 檢查修改：利用 Altium Designer 提供的各種校驗(yàn)工具，對(duì)原理圖進(jìn)行檢查，并對(duì)原理圖進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整和修改，確保原理圖的準(zhǔn)確無誤。 9. 保存原理圖：完成原理圖的繪制工作后，需要對(duì)原理圖進(jìn)行存盤。 10. PCB 圖的設(shè)計(jì)：進(jìn)行布局布線，繪制 PCB 板圖。 另外，除了在原理圖繪制過程中遵循上述步驟之外，我們在其間還會(huì)碰到一些需要解決的實(shí)際問題，比如，我們所需要的一些元件在軟件自帶的庫找不到，我們需要自己去建個(gè)庫，并自己繪制所需元件，然后將這些元件放進(jìn)庫中。這一 系列問題都需要我們在平時(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中去一一加以琢磨并逐步去解決它們。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 13 第四 章 圖像處理硬件平臺(tái) 設(shè)計(jì) 圖像處理硬件平臺(tái)的構(gòu)成 圖像處理平臺(tái)主要以 TMS320DM642 為核心，主要采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)硬件系統(tǒng)劃分為硬件核心模塊即 DM642 的最小系統(tǒng)，視頻模塊， 外部 存儲(chǔ)模塊。 如圖 圖 DM642 圖像處理硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 核心模塊設(shè)計(jì)采用的 TMS320DM642 是在 TMS320C6000 DSP 平臺(tái)上的高性能定 DSP。 TMS320DM642（ DM642）是基于有 TI 開發(fā)的第二代高性能，先進(jìn) VelociTI TM 技術(shù)的 VLIW 結(jié)構(gòu) （ ）從而使得這些 DSP 芯片成為數(shù)字多媒體的極好的選擇。 DM642 在主頻720MHz 下處理速度達(dá)到 5760MIPS，可實(shí)時(shí) 實(shí)現(xiàn)多路數(shù)字視頻 /音頻的編碼運(yùn)算，如： MPEG 等；多路視 \音頻接口： 4 路 PAL/NTSC 制標(biāo)準(zhǔn)符合或 Y/C 模擬視頻輸入。 1 路PAL/NTSC 制標(biāo)準(zhǔn)符合或 Y/C 模擬視頻輸出， 4 路標(biāo)準(zhǔn)的 Microphone 輸入或 Audio Line In 立體聲輸入， 4 路標(biāo)準(zhǔn)的 Audio Line OUT 立體聲輸出； 2 路可編程可換的 RS232/RS422/RS485異步接口，大容量本地 存儲(chǔ)：標(biāo)準(zhǔn)的 ATA 硬盤接口方便存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)視頻的錄像功能；高速數(shù)據(jù)傳輸接口：標(biāo)準(zhǔn)的 32—位， 33MHz、支持主 \從模式的 總線等可以滿足復(fù)雜算法的實(shí)時(shí)處理要求。 視頻模塊主要有圖像的采集和輸出兩個(gè)模塊。視頻解碼芯片 （ TVP5150PBS） 將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供 DSP 進(jìn)行運(yùn)算處理。 DM642 的視頻接口 (VP 口 )共有 3 個(gè)，其 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 14 中 VP0 和 VP1 都是 20 位， 10 位用于視頻輸入 。 VP2 口也是 20 位，可以分為兩路視頻輸入或輸出 。在本文設(shè)計(jì)的視頻處理系統(tǒng)中，采集到的 模擬視頻信號(hào)經(jīng)過視頻解碼芯 （ SAA7121H）模／數(shù)轉(zhuǎn)換后，形成的數(shù)字視頻信號(hào)，通過 DM642 的 VP0 口 前八 位 輸 出。 外部 存儲(chǔ)模塊主要有同步 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（ SDRAM），異步靜態(tài)存儲(chǔ)器（ FLASH）和 CPLD電路組成。 通過 DM642 的 EMIF 接口可以連接 SDRAM 和 Flash 存儲(chǔ)器。盡管 DSP 提供了片內(nèi) RAM，但是在大多數(shù)情況下不能滿足系統(tǒng)的要求；同時(shí)對(duì)于要求實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)而言，又要求盡量減小在數(shù)據(jù)流動(dòng)過程中由于存儲(chǔ)器讀寫造成的時(shí)間開銷，因此在系統(tǒng)中配置了高性能的同步 SDRAM，它在運(yùn)行程序和數(shù)據(jù)處理時(shí)使用。 Flash 在系統(tǒng)中主要是用來存放系統(tǒng)軟件和配置參數(shù) 。由于 Flash 存儲(chǔ)芯片 存儲(chǔ)量大采用分頁的尋址方式有 CPLD 和 DM642 共同執(zhí)行。 核心電路模塊設(shè)計(jì) 核心電路模塊即 DM642 的最小系統(tǒng)模塊主要有電源模塊， 時(shí)鐘 模塊， JTAG 模塊 ，復(fù)位模塊 以及 DM642 配置模塊 。 電源 電路 設(shè)計(jì) TMS320DM642 需要兩種電源，一種是內(nèi)核電源 ()，另一種是 I/O 電源 ()。通常由于 DM642 用于嵌入式系統(tǒng)中，因此電源電路設(shè)計(jì)不僅要考慮電壓精度、穩(wěn)定度和外圍電路的復(fù)雜度等問題，還要考慮低功耗問題。另外，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，為了保證芯片正常工作，在系統(tǒng)上電作時(shí)，對(duì)這兩種電源的上電順序還有一定的要求 ,在加電過程中應(yīng)當(dāng)保證內(nèi)核電源先上電，最晚也應(yīng)該與 I/O 電源一起加。關(guān)閉電源時(shí) ,先關(guān)閉 I/O 電源，再關(guān)閉內(nèi)核電源。 講究供電次序的原因在于：如果僅 CPU 供電， I/O 對(duì)芯片不會(huì)產(chǎn)生損害