【正文】 源 設(shè)計(jì) 為了降低芯片功耗， C54x 系列芯片大部分都采用低電壓設(shè)計(jì)，并且采用雙電源供電，即內(nèi)核電源 CVDD：采用 ，主要為芯片的內(nèi)部邏輯提供電壓，包括 CPU、時(shí)鐘電路和所有的外設(shè)邏輯； I/O 電源 DVDD：采用 ，主要供 I/O 接口使用。它采用 6 級(jí)流水線 ,且當(dāng) RPT（重復(fù)指令）時(shí) ， 一些多周期的指令就變成了單周期的指令 ； 芯片內(nèi)部 RAM和 ROM可根據(jù) PMST寄存器中的 OVLY和 DROM位靈活設(shè)置 。單周期正 規(guī)化及指數(shù)譯碼 ； 8 個(gè)輔助寄存器及一個(gè)軟件棧 ， 允許使用業(yè)界最先進(jìn)的定點(diǎn) DSP C 語(yǔ)言編譯器 ； 數(shù)據(jù) /程序?qū)ぶ房臻g為1M16bit ， 內(nèi)置 4K16bit ROM 和 16K16bit RAM ； 內(nèi)置可編程等待狀態(tài)發(fā)生器 、 鎖相環(huán)（ PLL）時(shí)鐘產(chǎn)生器 、 兩個(gè)多通道緩沖串口 、 一個(gè)與外部處理器通信的 8 位并行 HPI 口 、 兩個(gè) 16位定時(shí)器以及 6通道 DMA控制器且低功耗 。 其性能特點(diǎn)如下：操作速率可達(dá) 100MIPS。 硬件 設(shè)計(jì) DSP芯片 作為 DSP 家庭高性價(jià)比代表的 16位定點(diǎn) DSP芯片 ， C5402適用于語(yǔ)音通信等實(shí)時(shí)嵌入應(yīng)用場(chǎng)合。 信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 13 3 詳細(xì)設(shè)計(jì) 由 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)框圖可知，系統(tǒng) 主要包括實(shí)現(xiàn)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的 A/D 模塊、掉電時(shí)存放程序的Flash模塊、為 DSP提供電源的外部電源模塊、 時(shí)鐘模塊，復(fù)位電路模塊 、 實(shí)現(xiàn)程序下載的JTAG接口模塊 以及外接擴(kuò)展存儲(chǔ)器 等幾個(gè)部分 .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 21所示。啟動(dòng)二次通信有兩種方法 ,一種 是在 FC 上加高電平 ,第二種是將 15 位方式在首次通信的 D IN 的 LSB 位置為 1。首次通信專用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 ,其時(shí)序如圖 2 所示。 AD50 的工作方式和采樣頻率均通過串口編程來實(shí)現(xiàn)。 AD50 內(nèi)部有 7 個(gè)數(shù)據(jù)和控制寄存器 ,用于編程設(shè)置它們的工作狀態(tài)。 TLC320AD50(以下簡(jiǎn)稱 AD50 )是 TI 生產(chǎn)的多媒體音頻編解碼器芯片 ,它集成了 16 位A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器 ,采樣速率最高可達(dá) ,其采樣速率可通過 DSP 編程來設(shè)置。 設(shè) 計(jì)中采用 TLC320AD50 完成語(yǔ)音信號(hào)的A/D 轉(zhuǎn)換。 DSP 核心模塊充當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的 CPU的功能，除了承擔(dān)對(duì) A\D 轉(zhuǎn)換器送來的信號(hào)做相應(yīng)的處理之外，還驅(qū)動(dòng) RS232 串行通信鏈路將相應(yīng)的數(shù)據(jù)及時(shí)的傳到上位機(jī)上以備做之后的相關(guān)處理或計(jì)算，這就要求 DSP 芯片的處理能力相當(dāng)?shù)膹?qiáng)大和速度必須與 ADC相匹配，這一點(diǎn) TMS320VC5402 完全有能力做到。把緩存器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到海量存儲(chǔ)器中，并對(duì) CPLD邏輯的工作方式，工作時(shí)鐘進(jìn)行控制，同時(shí)還完成與上位機(jī)的通信。 TLC320AD50是 TI公司提供的一款 16 bit同步串口 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換芯片 ， ADC之后有 1個(gè)抽取濾波器以提高輸入 信號(hào)的信噪比 , 其采樣頻率最高可達(dá) Kb/s， 滿足語(yǔ)音信號(hào)處理中關(guān)于采樣頻率的要求 。 在語(yǔ)音信號(hào)采集中 , 模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換 （ ADC)的精度和實(shí)時(shí)性對(duì)后續(xù)信號(hào)處理過程起到了重要作用。 AD50完成語(yǔ)音信號(hào)采集后 ,在 DSP中進(jìn)行相應(yīng)的處理算法 ,語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)處理再?gòu)腁D50輸出。二次通信則用來設(shè)置和讀出寄存器的值 ,所有的寄存器都在二次通信時(shí)編程。由于轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)是通過同一串行口進(jìn)行傳輸?shù)?,所以 AD50中有首次通信和二次通信。由于語(yǔ)音信號(hào)的頻率范圍在 200Hz～ 23400Hz之間 ,采樣率一般設(shè)定為 8kHz,所以用 AD50做 AD轉(zhuǎn)換器非常合適。在 AD50內(nèi)部 ADC之后有抽樣濾波器 ,以提高輸入信號(hào)的信噪比 ,在 DAC之前有插值濾波器 ,以保證輸出信號(hào)平滑。TMS320VC5402存儲(chǔ)器分配情況如圖 ，當(dāng)存儲(chǔ)空間超過 64K之后，TMS320VC5402采用了分頁(yè)機(jī)制，進(jìn)行程序擴(kuò)展見 圖 。 I/O空間用于與外部存儲(chǔ)器映像的外設(shè)接口，也可以用于擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，除程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間外， C54x系列器件還提供了 I/O存儲(chǔ)器空間，利用 I/O空間可D099D1100D2101D3102D4103D5104D6113D7114D8115D9116D10117D11118D12119D13121D14122D15123A0131A1132A2133A3134A4136A5137A6138A7139A8140A9141A105A117A128A139A1410A1511PS20DS21IS22READY19R/W23MP/MC32XF27BIO31RST98NMI63INT064INT266INT367TOUT082CLKOUT94CIN/X297X196BCLKX048BCLKR041BFSX053BFSR043BDX059BDR045TRST87TCK88TMS89TDI86TDO85EMU083EMU1/O84DVDD4DVDD33DVDD56CVDD52CVDD16CVDD68DVDD75GND3GND14GND34GND40GND50GND57GND70GND76GND93GND106GND111GND128A16105A17107A18108A19109INT165MSTRB24IOSTRB25HOLD30HOLDA28MSC26IAQ29CLKMD177CLKMD278CLKMD379H/TOUT51BCLKR142BDR147BFSR144BCLKX149BDX160BFSX154HD058HD169HD281HD395HD4120HD5124HD6135HD76HCNTL039HCNTL146HBIL62HCS17HDS1127HDS2129HAS13HR/W18DVDD112CVDD125DVDD130CVDD142HRDY55HPIENA92NC35NC36NC37NC38NC71NC72NC73NC74NC90NC110NC126NC1NC2NC143NC144NC12NC15NC80IACK61CVDD91V1VC5402信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 9 以擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器 。通過對(duì)處理器方式狀態(tài)寄存器 PMST的 DROM位的設(shè)置，將片內(nèi) ROM配置在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間（ DROM=1），這樣，可以用指令將片內(nèi) ROM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù) ROM來讀取。在完成裝載 IPTR之后，任何用戶中斷或陷阱向量將會(huì)被映射到新的128數(shù)字的頁(yè)面上來。然而，這 些向量可以被重新映射到 128字頁(yè)的程序空間當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)。每個(gè)向量地址都有四個(gè)字空間被保留，以便適應(yīng)延遲的分叉指令，不管是一字指令還是兩字指令，只要是允許中斷分支服務(wù)與正常的服務(wù)。 信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 TMS320VC5402的引腳圖 中斷和陷阱向量都被定義地址到程序空間。這個(gè)區(qū)域包含了啟動(dòng)引導(dǎo)程序的分支指令。這段引導(dǎo)程序在上電時(shí)可以主動(dòng)的把用戶代碼程序從片外存儲(chǔ)器中裝載進(jìn)來。安全選項(xiàng)可以用來保護(hù)自定義的 ROM。 C5402映射到片上一塊 4K 16bit ROM。另外， C5402還包括控制機(jī)制從而可以處理中斷、循環(huán)、程序調(diào)用。數(shù)據(jù)可以在程序空間或數(shù)據(jù)空間內(nèi)傳輸（見圖 ）。在一個(gè)獨(dú)立的周期內(nèi)可以同時(shí)執(zhí)行一次寫操作和兩次讀操作。 操作靈活和快速的 DSP原理及專用的指令系統(tǒng)。 TMS320VC5402 介紹 TMS320VC5402是基于一個(gè)先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu) :一個(gè)指令存儲(chǔ)總線和三個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)總線。 設(shè)計(jì)中采用 TLC320AD50完成語(yǔ)音信號(hào)的 A/D轉(zhuǎn)換。 TMS320VC5402是 TI公司推出的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器 ， 它采用修正的哈佛結(jié)構(gòu) ， 包括 1個(gè)程序存儲(chǔ)總 線、 3個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)總線和 4個(gè)地址總線 ， 這種結(jié)構(gòu)允許同時(shí)執(zhí)行程序指令和對(duì)數(shù)據(jù)操作 ， 運(yùn)行速度快 ， 單周期定點(diǎn)指令執(zhí)行時(shí)間為 10ns， 遠(yuǎn)高于語(yǔ)音信號(hào)采集和處 理的要求。TLC320AD50 信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 5 目 錄 1 任務(wù)提出與方案論證 ................................................ 6 TMS320VC5402 介紹 .......................................... 6 TLC320AD50 介紹 ........................................... 10 2 總體設(shè)計(jì) ......................................................... 11 DSP 核心模塊的設(shè)計(jì) .......................................... 11 A\D轉(zhuǎn)換模塊 ................................................ 12 3 詳細(xì)設(shè)計(jì) ......................................................... 13 硬件設(shè)計(jì) ................................................... 13 DSP 芯片 .................................................. 13 電源設(shè)計(jì) ................................................. 13 復(fù)位電路設(shè)計(jì) ........