The success's road DSP硬件开发培训 www.farsight.com.cn 主讲：程川 远见品质 今天的内容 嵌入式系统的结构 DSP的发展历史和特点 DSP系统的设计 C6000 DSP的CPU和存储器 DSP的中断使用 DSP的时钟 信号线的布置 远见品质 嵌入式系统的结构 嵌入式系统的特点： l体积小 l速度快 l可移动 l功耗低 l成本低 l接口丰富 远见品质 嵌入式系统的结构 远见品质 嵌入式系统的发展历程 单片机、DSP、FPGA、ASIC、SOIC 架构方式： v单片机＋逻辑电路 v单片机＋CPLD vDSP＋CPLD v单片机＋DSP＋CPLD vFPGA＋DSP vASIC vSOIC 远见品质 DSP的发展历史 1982年TI公司成功推出了第一代DSP芯 TMS32010 很快TI公司推出了第二代DSP芯片TMS32020 20世纪80年代后期，TI公司推出了第三代DSP芯 片TMS32C3x 20世纪90年代，TI公司相继推出了第四代DSP片 TMS32C4x，第五代DSP芯片TMS32C5x/C54x以 及集多个DSP核一体的高性能DSP芯片 TMS32C8x等 第六代DSP芯片TMS32C62x/C67x/C64x，以及最 新的DSP芯片TMS32C55x+ARM核＝Omap 远见品质 DSP的发展历史 远见品质 C6000 DSP的发展历史 远见品质 C6000 DSP的特点 v改进的哈佛（Havard）结构 v采用多级的流水线 v采用硬件乘法器 v特殊的DSP指令 v快速的指令周期 远见品质 改进的哈佛结构 哈佛结构是不同于传统的冯·诺曼（Von Neuman）结构的并行体 系结构，其主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中， 即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储 器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了 程序总线和数据总线两条总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍。 而冯·诺曼结构则是将指令、数据、地址存储在同一存储器中，统 一编址，依靠指令计数器提供的地址来区分是指令、数据还是地 址。取指令和取数据都访问同一存储器，数据吞吐率低。 在哈佛结构中，由于程序和数据存储器在两个分开的空间中，因 此取指和执行能完全重叠运行。为了进一步提高运行速度和灵活 性，TMS320 系列DSP 芯片在基本哈佛结构的基础上作了改进， 一是允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用， 增强了芯片的灵活性；二是指令存储在高速缓冲器Cache中，当 执行此指令时，不需要再从存储器中读取指令，节约了一个指令 周期的时间。 远见品质 多级的流水线 远见品质 快速的指令周期 v哈佛结构、流水线操作、专用的硬 件乘法器、特殊的DSP指令再加上 集成电路的优化设计，可使DSP芯 片的指令周期在200ns以下。 TMS320系列处理器的指令周期已经 从第一代的200ns降低至现在的7.5ns 以下。快速的指令周期使得DSP芯 片能够实时实现许多DSP应用。 远见品质 DSP系统的设计 远见品质 如何实现数字信号处理？ v在通用的微计算机上用软件实现 v利用专门用于信号处理的可编程 DSP芯片实现 v利用特殊用途的DSP芯片实现 v用单片机来实现 v用FPGA等可编程阵列产品开发 ASIC芯片来实现 v在通用计算机系统中加入加速卡来 实现 远见品质 DSP 的典型应用 远见品质 DSP系统的设计 v总体方案设计 v软件设计 v硬件设计 v系统集成 远见品质 总体方案设计 根据需求写出任务说明书 根据任务书确定技术指标 DSP芯片及外围芯片 总体设计确定软硬件分工 软件设计说明书 硬件设计说明书 软件编程与调试 硬件（.sch/ .pcb） 系统集成 硬件调试 系统测试、样机完成、中试、产品测试与生产 远见品质 硬件设计 确定硬件方案 器件选型 原理图设计 PCB图设计 硬件调试 系 统 分 析 系 统 综 合 远见品质 C6000 DSP的CPU和存储器 远见品质 C6000 DSP的CPU 远见品质 C6000 DSP的CPU 远见品质 远见品质 C6000 DSP的CPU的核结构 远见品质 C6000 DSP的存储器 远见品质 C6000 DSP的存储器（2） 远见品质 C6000 DSP的信号组图(内核) 远见品质 C6000 DSP的信号组图(EMIF) 远见品质 DSP的中断使用 远见品质 C6000 DSP中断的优先级 远见品质 C6000 DSP的中断服务表 远见品质 中断服务程序的安排 远见品质 C6000 DSP中断选择寄存器 远见品质 C6000 DSP中断选择子 远见品质 C6000 DSP的时钟 远见品质 时钟发生和PLL 远见品质 PLL的复位和锁定 远见品质 PLL的寄存器PLLCSR vPLL控制/状态寄存器（0x01b7c100） 远见品质 PLL控制/状态寄存器 远见品质 PLL的寄存器PLLM vPLL倍频控制寄存器（0x01b7c110） 远见品质 PLL倍频控制寄存器 远见品质 PLL的寄存器PLLDIVx vPLL的分频系数：PLLDIV0,1,2,3 远见品质 信号线的布置 远见品质 信号的上冲和振铃 远见品质 信号的下冲和振铃 远见品质 阻抗匹配 v无终端补偿（No Termination） 直接进行信号的传输，对终端 不进行补偿。 远见品质 阻抗匹配 v串电阻补偿（Serial Res） v串电阻补偿方式就是在点对点的连接中直 接串入一个电阻，这将减少外来的电压波 形的幅值。合适的串电阻补偿将使得信号 正确终止，消除接收器的过冲现象。 远见品质 阻抗匹配 v电源VCC端并联电阻补偿（Parallel Resto VCC） v在电源VCC接收输入端并联的电阻是和传输线阻抗 相匹配的。对于线路的信号反射，这是一种比较完 美的终止条件，但也将不断有电流流过这个电阻， 这将增加电源的消耗。 远见品质 阻抗匹配 v地端并联电阻补偿（Parallel Resto GND） v在地输入端并联的电阻是和传输线阻抗相匹配的。 和电源VCC端并联电阻补偿方式一样，对于线路的 信号反射，这也是一种比较完美的终止条件，但也 将不断有电流流过这个电阻，同样将增加电源的消 耗。 远见品质 阻抗匹配 v地端和电源端都并联电阻补偿（Parallel Resto VCC&GND） v地端和电源端都并联电阻补偿方式的终止条件 对于TTL总线系统是可以接受的，而对于 CMOS总线系统一般不建议使用。这种方式的 最大缺点就是在于将有一个比较大的直流电流 通过电阻，因为该补偿方式就相当于在地和电 源之间直接接入一个电阻，所以在取这个电阻 值时应该特别小心，以防电流过大。 远见品质 地端和电源端都并联电阻 远见品质 《DSP系统实际项目开发培训班》课程内容 v DSP的CPU和存储器 v 典型指令详解 v DSP的中断控制系统 v 定时器和GPIO的设置 v 外部存储器接口(EMIF)设计 v 时钟、锁相环和电源系统设计 v 多通道缓冲串口(McBSP) 设计 v DMA和EDMA测试 v HPI接口的设计 v DSP的板级设计 远见品质 DSP的板级设计 v电路板上多电源和大地的布置 vJTAG的控制 vBGA封装的电路板设计 v高速数字电路设计 v有关串扰、反射、上冲、下冲、地弹的 讨论 远见品质 实际项目的内容 v基于C5409DSP的音乐信号处理系统 v基于C6713的高速数据采集系统的研制 v基于VC5402和串行D/A的自动控制系统的设计 v基于DSP的信号检测理论 v基于DSP的电路设计和高频PCB设计 v基于USB2.0接口的DSP仿真器的研制 www.farsight.com.cn 谢谢！ The success's road