ADSP21160實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)

本文使用ADI 公司的ADSP21160為主處理器搭建了信號(hào)處理硬件平臺(tái)，給出了對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)思及具體電路設(shè)計(jì)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

　　ADSP21160采用超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)有 4 套獨(dú)立的總線，分別用于雙數(shù)據(jù)存取、指令存取和輸入 /輸出接口，片內(nèi)集成了處理器核(包括運(yùn)算單元、控制單元、地址產(chǎn)生器和總線、中斷、寄存器等)、大容量雙端口靜態(tài)存儲(chǔ)器、程序 /數(shù)據(jù)外部總線及多處理器接口、輸入 /輸出控制器等數(shù)字信息處理系統(tǒng)的主要功能塊。

　　硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

　　下面從數(shù)據(jù)的輸入輸出，系統(tǒng)的上電運(yùn)行，系統(tǒng)的電源配置及電路控制等方面簡(jiǎn)單介紹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。

　　1. 首先考慮數(shù)據(jù)傳輸。外部設(shè)備(接收機(jī))通過(guò)50針接口將數(shù)據(jù)經(jīng) ADSP21160處理后轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸出，傳遞給外設(shè)(控制器)及計(jì)算機(jī)。為了電路系統(tǒng)的保密性以及便于系統(tǒng)中一些邏輯控制電路的實(shí)現(xiàn)，在ADSP21160和50針接口之間增加了一個(gè)CPLD控制電路。

　　2. 為了上電后系統(tǒng)可以自行運(yùn)行，需要給DSP配置一個(gè)外接FLASH,并將計(jì)算程序預(yù)先燒寫(xiě)FLASH中。通過(guò)配置ADSP21160的引導(dǎo)方式，系統(tǒng)上電后，ADSP21160可自動(dòng)從FLASH中讀取程序并運(yùn)行。

　　3. 由于ADSP21160只有4Mbit的內(nèi)部存儲(chǔ)空間，且等分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和程序存儲(chǔ)空間兩部分.。為了系統(tǒng)及程序今后升級(jí)的方便，使用SRAM配置了512K×32位的外部存儲(chǔ)空間。

　　4. 由于ADSP21160的串行口不是通用的UART串口，而系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)均要求串行數(shù)據(jù)輸出，故系統(tǒng)中需要一個(gè)并串轉(zhuǎn)換芯片來(lái)輸出運(yùn)算結(jié)果。

　　5. 由于外部只提供+5V直流電源，而ADSP21160要求+3.3V的接口電源及2.5V的內(nèi)核電源，故系統(tǒng)內(nèi)部器件也相應(yīng)的盡量選擇+3.3V器件，故系統(tǒng)需要一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換芯片將+5V電源轉(zhuǎn)換成+2.5V及+3.3V的電源輸出。

　　系統(tǒng)的各功能模塊設(shè)計(jì)

　　1.電源模塊設(shè)計(jì)

　　在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于ADSP21160的外部接口電源是+3.3V，故為了簡(jiǎn)化電路及提高電路板的性能，在其他器件的選擇上，也盡量選擇了+3.3V器件。少數(shù)難以找到+3.3V電源的器件，在不影響接口及功能的情況下，選擇了+5V器件。另外ADSP21160還要求+2.5V的內(nèi)核電源及+2.5V的模擬電源(供ADSP21160的內(nèi)部鎖相環(huán)使用)。而外部給系統(tǒng)提供的是+5V的電源。綜合以上要求考慮，系統(tǒng)需要一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，輸出+3.3V及+2.5V電壓，并將+2.5V電源分成數(shù)字及模擬兩路。

　　ADSP21160要求內(nèi)核電源供電早于外部口供電，否則可能導(dǎo)致DSP啟動(dòng)異?；虺绦驘o(wú)法加載。故在電源設(shè)計(jì)中考慮到這個(gè)問(wèn)題，決定使用DC/DC的+2.5V輸出端經(jīng)過(guò)延時(shí)電路接到+3.3V輸出使能端，很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。

　　綜合系統(tǒng)對(duì)電壓和電流的具體要求，本硬件系統(tǒng)選擇了TI 公司的TPS767D301作為DC/DC轉(zhuǎn)換芯片。其輸入為+5V電壓，輸出一路+3.3V電壓及一路+1.8V或+2.5V可調(diào)電壓，電流最大輸出為1A。

　　2.DSP主模塊設(shè)計(jì)

　　時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)：ADSP21160需要外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，故外接時(shí)鐘是必不可少的。其內(nèi)部特有的鎖相環(huán)設(shè)置可以將內(nèi)部的運(yùn)算頻率倍頻至外部時(shí)鐘頻率的2、3或4倍，最高的核時(shí)鐘頻率為80MHz。這樣，就可以在外部頻率(數(shù)據(jù)傳輸頻率)較低的情況下，實(shí)現(xiàn)內(nèi)核處理器的高速運(yùn)行。