基于ADSP-BF533的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

l 引 言

ADSP-BF533處理器是Blackfin系列產(chǎn)品的成員，專為滿足當(dāng)今嵌入式音頻、視頻和通信應(yīng)用的計(jì)算要求和低功耗條件而設(shè)計(jì)的新型16位嵌入式處理器。他基于由ADI和Intel公司聯(lián)合開發(fā)的微信號(hào)架構(gòu)(Micro SignalArchitecture,MSA)，將一個(gè)32位RISC型指令集和雙16位乘法累加(MAC)信號(hào)處理功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在了一起。ADSP-BF533處理器具有以下主要特點(diǎn)：

(1)最大頻率為600 MHz，1 200 MMACs；

(2)每一個(gè)內(nèi)核中帶有2個(gè)16位的乘法器，2個(gè)40位的累加器，2個(gè)40位的邏輯運(yùn)算單元，4個(gè)位的視頻運(yùn)算單元和1個(gè)40位的移位器。在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成2個(gè)16位數(shù)的乘法，2個(gè)40位數(shù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算，4個(gè)位的視頻數(shù)據(jù)算術(shù)邏輯運(yùn)算，1個(gè)40位的移位運(yùn)算；

(3)低功耗，采用1．2 V的內(nèi)核電壓和3．3 V的I/O電壓，片內(nèi)集成調(diào)壓器，并且具備動(dòng)態(tài)電源管理；

(4)高達(dá)148 kB的片內(nèi)存儲(chǔ)器；

(5)豐富的外設(shè)接口，支持與SDRAM，SRAM，F(xiàn)LASH和ROM的無縫連接；

(6)片上JTAG仿真接口。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

最小系統(tǒng)是由保證處理器可靠工作所必須的基本電路組成的,主要包括電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、SDRAM、FLASH存儲(chǔ)器和JTAG接口電路組成，其硬件框圖如圖1所示。

2．1 電源電路

BF-533外部IO供電電壓為3．3 V，內(nèi)核供電電壓為1．2 V。因此，最小系統(tǒng)采用雙電源輸出方案，采用TPS73HD301作為電源芯片，典型輸入電壓為+5 V，輸出電壓為+3．3 V和+1．2 V，每個(gè)輸出最大可提供750 mA的電流。TPS73HD301具有電壓監(jiān)控功能，以保證被供電芯片在一個(gè)恒壓下正常工作。他為每一路電壓輸出提供一個(gè)復(fù)位輸出口，當(dāng)他檢測到輸出的電壓為欠壓狀態(tài)時(shí)，與那個(gè)輸出電壓相對應(yīng)的RESET管腳將輸出一個(gè)低電平，以啟動(dòng)系統(tǒng)復(fù)位。其電路如圖2所示。

2．2 時(shí)鐘電路

BF-533可以使用外部時(shí)鐘，也可以使用內(nèi)部振蕩電路。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，應(yīng)將此外部時(shí)鐘連接到DSP的CLKIN引腳，且XTAL引腳懸空。本系統(tǒng)采用的是內(nèi)部振蕩電路外接晶振的方式，晶振連接到CLKIN和XTAL之間，并與兩個(gè)電容相連，如圖3所示。

2．3 復(fù)位電路

手動(dòng)復(fù)位是最小系統(tǒng)常用的功能，本系統(tǒng)采用專用復(fù)位芯片IMP811實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位，如圖3所示。

2．4 JTAG接口電路

BF-533提供了一個(gè)1EEE 11 49．1 JTAG測試訪問端口。通過此端口，仿真器能夠訪問DSP的內(nèi)部，允許開發(fā)者裝載代碼，設(shè)置斷點(diǎn)，觀察變量和寄存器。本系統(tǒng)采用14針接口的標(biāo)準(zhǔn)，如圖4所示。

2．5 SDRAM

SDRAM(同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)具有隨機(jī)讀寫速度快，寫入數(shù)據(jù)之前不需要進(jìn)行擦除的特點(diǎn)，在嵌入式系統(tǒng)中成為不可缺少的存儲(chǔ)設(shè)備之一。本系統(tǒng)采用HY57V561620，其容量為32 MB，最高頻率為133 MHz。ADSP-BF533支持與SDRAM的無縫連接，SDRAM的地址映射為OX00000000～OX080000000，其連接方法如圖5所示。

對于SDRAM可以采用以下程序進(jìn)行測試：


該程序?qū)?x2000000個(gè)數(shù)寫入SDRAM，在Visual DSP++的BLACKFIN Memory窗口可以觀察到SDRAM的數(shù)據(jù)寫入情況，以驗(yàn)證寫入是否正確。

2．6 FLASH存儲(chǔ)器

ADSP-BF533具有3種引導(dǎo)模式，如表1所示。當(dāng)上電復(fù)位或者軟件初始化復(fù)位后，處理器采樣復(fù)位配置寄存器BMODE引腳，執(zhí)行引導(dǎo)功能。無論采取何種引導(dǎo)模式，都要從外部存儲(chǔ)器設(shè)備首先讀取一個(gè)10個(gè)字節(jié)的頭。這個(gè)頭指定將被傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)量和存儲(chǔ)器的目的地址。多存儲(chǔ)器模塊可被任何引導(dǎo)次序裝載，一但所有模塊被裝載，程序從L1指令SRAM的起始部分開始執(zhí)行指令。

本系統(tǒng)采用NOR FLASH作為引導(dǎo)代碼存儲(chǔ)器，選用容量為1 MB的AM29LV800D，將其接在BF-533異步存儲(chǔ)空間的BANK0上，其地址范圍為0x20000000～0x20100000，電路如圖6所示。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

(1)對于沒有用到的DSP引腳，應(yīng)將其拉高、拉低，或者定義成輸出端，例如如果nBR，ARDY引腳不用時(shí)應(yīng)拉高，RTXI，NMI引腳不用時(shí)應(yīng)拉低。

(2)在電路板設(shè)計(jì)中，應(yīng)在電源和地之間合理分布去耦電容，以濾除噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(3)盡量縮短高頻信號(hào)的走線，時(shí)鐘和負(fù)載的連線盡量短而粗，并且晶振下面不要走線。

4 結(jié) 語

最小系統(tǒng)可以直接作為核心部件應(yīng)用與工程和科研中，具有良好的通用性和可擴(kuò)展性。在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以很方便地進(jìn)行二次開發(fā)和功能擴(kuò)展，能夠縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。本文實(shí)現(xiàn)了最小系統(tǒng)的基本功能，介紹了各模塊的硬件電路，為DSP應(yīng)用技術(shù)的研究提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。