DSP課程設(shè)計(jì) 基于TMS320F28335 DSP微處理器的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、,ZHENGZHOU UNIVERSITY OF AERONAUTICS 本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 （2016至2017學(xué)年第一學(xué)期） 設(shè)計(jì)題目：基于TMS320F28335 DSP微處理器的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程名稱(chēng)：DSP原理與應(yīng)用 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)： 行政班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名: 指導(dǎo)教師：趙成 報(bào)告時(shí)間： 2016 年 月 日 一、引言 1二、 設(shè)計(jì)目的 .?….1 三、設(shè)計(jì)要求 1 U! 最小系統(tǒng)硬件構(gòu)成及設(shè)計(jì)思路 -1 TMS320F28335原理圖及封裝 ..2 電源設(shè)計(jì) ..3 復(fù)位電路設(shè)計(jì) ..5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) ..5 JTAG仿真調(diào)試接

2、口電路設(shè)計(jì) ...6 最小系統(tǒng)原理圖 ..6 最小系統(tǒng)PCB板 7 五、總結(jié) 8 六、參考文獻(xiàn) 8 一、引言 DSP以其主頻高、運(yùn)算性能好、外設(shè)豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于工控控制、儀器 儀表消費(fèi)電子等領(lǐng)域，特別是工程領(lǐng)域， DSP應(yīng)用極廣，如電機(jī)控制器、電機(jī)設(shè) 備、機(jī)床設(shè)備、過(guò)程裝備等應(yīng)用。F28335資源豐富、功能強(qiáng)大，增加了浮點(diǎn)運(yùn) 算單元（FPU）,非常適合工業(yè)控制，很多新的、強(qiáng)大功能的工程算法都是涉及到 浮點(diǎn)運(yùn)算的。因此我們必須要能夠搭建起系統(tǒng)。 TMS320F28335型數(shù)字信號(hào)處理器是TI公司的一款C2000系列浮點(diǎn)DSP控制 器。與以往的定點(diǎn)DSP相比，該器件

3、的精度高、成本低、功耗小、性能高、外設(shè)集 成度高，數(shù)據(jù)以及程序存儲(chǔ)量大，A/D轉(zhuǎn)換更精確快速等。它采用內(nèi)部1.9V供電， 外部3.3V供電，因而功耗大大降低；且主頻高達(dá)150MHz,處理速度快，是那些需 要浮點(diǎn)運(yùn)算便攜式產(chǎn)品的理想選擇。 二、設(shè)計(jì)目的 能夠獨(dú)立的設(shè)計(jì)并運(yùn)行基于 TMS320F28335 DSP微處理器的最小系統(tǒng)；了 解最小系統(tǒng)的硬件要求；在繪制硬件電路的同時(shí)對(duì) TMS320F28335的工作原理 進(jìn)行更為深入的了解。 三、設(shè)計(jì)要求 1、利用Protel軟件繪制并添加TMS320F28335的原理圖庫(kù)。 2、利用Protel軟件繪制TMS320F28335最小系統(tǒng)的電

4、路原理圖，包括時(shí)鐘 電路模塊，電源模塊、復(fù)位電路模塊、JTAG接口模塊。 3、利用Protel軟件繪制TMS320F28335最小系統(tǒng)的PCB板圖。 四、總體設(shè)計(jì) （1） 最小系統(tǒng)硬件構(gòu)成及設(shè)計(jì)思路 DSP最小系統(tǒng)是指盡量少的外圍電路構(gòu)成的可以使 DSP正常工作、實(shí)現(xiàn)基本 功能的最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)?；赥MS320F28335最小系統(tǒng)框圖。DSP最小系統(tǒng)一般包括： DSP芯片、電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和JTAG電路。一般以DSP為中心，配 套也有電源模塊、JTAG接口、復(fù)位模塊、啟動(dòng)模式跳線(xiàn)選擇、時(shí)鐘模塊、模擬輸 入模塊、PWM輸出模塊、外部?jī)?nèi)存、人機(jī)交互模塊、控制負(fù)載、通信模塊等。而

5、最小系統(tǒng)作為學(xué)習(xí)的基石，可以擴(kuò)展其他更多的模塊。系統(tǒng)框圖如下： 圖4.1系統(tǒng)框圖 （2） TMS320F28335原理圖及封裝 TMS320F28335芯片共168個(gè)管腳，均勻的分布在芯片的四周。按照已有的 TMS320F28335的芯片資料可以完成 TMS320F28335芯片原理圖庫(kù)文件和 PCB 庫(kù)文件的創(chuàng)建。 使用protel軟件創(chuàng)建原理圖庫(kù)文件，在其中繪制原理圖庫(kù)，繪制的 TMS320F28335原理圖文件如圖4.2所示： 出國(guó)利楠陽(yáng)”郴圉林H出卜陣卜陣陣陽(yáng)梆辟陽(yáng) ■ & s x inlif N —: ?A0 ■ 1 ■, R *

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12、XMXM =>?*= 直 c 匚 M-M， 5I?K-Crm zlk/wc L3- ■13 m BKfc rs zmm 圖4.2原理圖庫(kù) 5 =kkk - sk ?kp 三卜 ^kkhr ?Ek 二卜?二卜 = i ig ;卜二卜 cL -I- I — 1— — — 1— l r— ]— — 1— — ]— — |— J 一 ]— — 1一 ]— — |r - 1— — |-— — |-— — — — [一 一 ]一 一 [一 ― ] 一 一 1一 一 1一 完成原理圖的繪制之后，開(kāi)始繪制芯片的封裝。首先創(chuàng)建 PCB庫(kù)文件，然后 采用protel中提供的繪制四方體

13、封裝的方法快捷的繪制出TMS320F28335的封 裝。元件的起始位置為右側(cè)的下方，按逆時(shí)針?lè)较蛞来芜f增，每條邊設(shè)置 42個(gè) 焊盤(pán)共168個(gè)，最后為芯片覆銅。最后生成的封裝如圖 4.3所示： 圖 4.3 TMS320F28335 封裝圖 （三）電源設(shè)計(jì) 圖4.4所示的電路中，從J0201接線(xiàn)端子中引入直流+5V的電源。經(jīng)過(guò)J0202 的自鎖開(kāi)關(guān)之后，經(jīng)過(guò)一組大小電容組成的濾波電路， 盡可能的減少紋波。之后 兵分兩路進(jìn)入LM117-ADJ和LM117-33芯片，分別產(chǎn)生 1.9v和3.3v。之后分別 經(jīng)過(guò)一組大電容和小電容的濾波電路。電源電路如下所示： 拗I 圖4.

14、4電源設(shè)計(jì)電路 為了方便后續(xù)調(diào)試，在板子上預(yù)留幾個(gè)電源測(cè)試點(diǎn)：5V、3.3V、1.9V和GND。 測(cè)試點(diǎn)電路如圖4.5所示： L2O01 2V 4 1.9X4 C2031 lOiiP 12002 圖4.6 LED電路 9 圖4.5產(chǎn)生1.9丫和3.3丫電路 最后使用一個(gè)LED燈來(lái)指示是否上電，作為電源指示燈，如圖 4.6所示: 5V rfeo:oi （四）復(fù)位電路設(shè)計(jì) RC復(fù)位電路，米用簡(jiǎn)單的電阻、電容和按鍵組成的電路，連接簡(jiǎn)單，成 本低廉，性能也不錯(cuò)，可以滿(mǎn)足一般的設(shè)計(jì)要求。 RC復(fù)位電路也稱(chēng)阻容復(fù)位電路，該電路由簡(jiǎn)

15、單的電阻和電容組成，在有 些設(shè)計(jì)中為了防擊穿也可以添加二極管。 通過(guò)電容電阻和電容容值之間的不同 搭配，來(lái)調(diào)節(jié)電平持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)。產(chǎn)生低電平復(fù)位的阻容式復(fù)位電路如圖 4.7所 zj\ O 其中，nRESET連接至芯片的nRESET端口產(chǎn)生復(fù)位，同時(shí)設(shè)置一個(gè)復(fù)位 信號(hào)的測(cè)試點(diǎn)。 圖4.7復(fù)位電路 （五）時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘是電子系統(tǒng)工作的基石，電子系統(tǒng)中的工作、同步協(xié)調(diào)都是以時(shí)鐘為 基準(zhǔn)的。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候采用了晶振+內(nèi)部振蕩器的方式來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路。需要 注意的是，晶振需要和負(fù)載電容匹配才能正常起振。此處我們使用30MHz的晶 振和兩個(gè)24pF的電容。時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如圖4.8所

16、示： 圖4.8時(shí)鐘電路 （六）JTAG仿真調(diào)試接口電路設(shè)計(jì) JTAG,英文全稱(chēng)為 Joint Test Action Group。使用的是 IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 1149.1-1990 中規(guī)定的5個(gè)引腳和另外2個(gè)TI擴(kuò)展自定義的引腳。本設(shè)計(jì)中采用的是 14針雙 排針插口。第6腳為“無(wú)引腳”狀態(tài)，將其剪掉，對(duì)應(yīng)口堵上，作為防插反設(shè)計(jì)。 其中的TMS、TDI、TDO、TCK、TEST這五個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的JTAG連接引腳，而EMU0 和EMU1是TI擴(kuò)展引腳。還有用來(lái)測(cè)試時(shí)鐘信號(hào)返回的 TCK RET和電源VCC 和數(shù)字地GND o JTAG模塊原理圖如圖6.1所示: 口空 一 立匚二3

17、 二 TOO 7 TMS TDI VCC TOO TRET TCK ENIUO iiTRST GND GND GND GND EXfUl 14 QR1 C0133 3 3V Il T- 15 DSP JTAG 3 RV R0125 CZl 10K Rg 芋 r~i u 10K 圖4.9 JTAG仿真調(diào)試接口電路 （七）最小系統(tǒng)原理圖 TMS320F28335最小系統(tǒng)的原理圖如圖4.10所示。為了各模塊獨(dú)立清晰， 所有的接口均使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)連接。使用引腳擴(kuò)展設(shè)計(jì)機(jī)制使最小系統(tǒng)能夠勝任更 多的工作。 ?If ； )3:1一 i

18、j; 13tI- i F3jI" 產(chǎn)1 ;I:!uHIHI一 圖4.10TMS320F28335最小系統(tǒng)原理圖 （八） 最小系統(tǒng)PCB板 使用protel軟件生成pcb文件，經(jīng)過(guò)排版后最小系統(tǒng) PCB板如圖4.11所示: 口口口 圖4.11 PCB板圖 五、總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)是基于 TMS320F28335的最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電路，利用該 電路實(shí)時(shí)在線(xiàn)對(duì)TMS320F28335系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)，但該系統(tǒng)僅是一個(gè)最小的應(yīng)用 系統(tǒng)，具體模塊的 應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)視實(shí)際需要設(shè)計(jì)。 本次的課程設(shè)計(jì)讓我對(duì) TMS320F28335最小系統(tǒng)也有了更加深入的了解，力口強(qiáng)對(duì) protel的使用，但也讓 我發(fā)現(xiàn)了自己的不足，比如對(duì)于一些電路的基本的原理不是很清楚， 需要加強(qiáng)鍛 煉；專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)還不夠豐富需要?jiǎng)?wù)實(shí)， 平時(shí)需要多看些專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)來(lái)擴(kuò) 展自己的視野，豐富自己的知識(shí)，不斷學(xué)習(xí)不斷積累提高自己的能力。 六、參考文獻(xiàn) [1]劉向宇.TMS320F28335 DSP開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)■模塊精講.北京：清華大學(xué)出版社,2016 [2]譚威，羅仁澤，高文東，周慧琪,基于TMS320F28335的DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)《.工 業(yè)控制計(jì)算機(jī)》.2012