基于TMS320F2808 DSP最小系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

摘要：通過介紹了新一代美國德州儀器(TI)公司C2000平臺上的定點(diǎn)DSP芯片TMS320F2808的性能特點(diǎn)和硬件結(jié)構(gòu)、外設(shè)模塊，給出了由TMS3 20F2808組成的DSP最小應(yīng)用系統(tǒng)，并介紹了各部分電路的設(shè)計方案
關(guān)鍵詞：DSP；TMS320F2808；最小應(yīng)用系統(tǒng)

    TMS320F2808是德州儀器(TI)公司推出的C2000平臺上的定點(diǎn)DSP芯片，具有低成本、低功耗和高性能處理能力，特別適用于大量數(shù)據(jù)處理的測控領(lǐng)域和復(fù)雜運(yùn)算的電機(jī)控制領(lǐng)域。本文在介紹TMS320F2808的性能基礎(chǔ)上設(shè)計了以TMS320F2808 DSP為核心的最小應(yīng)用系統(tǒng)，并給出了各部分具體硬件電路的設(shè)計和典型擴(kuò)展應(yīng)用。

1 TMS320F2808特點(diǎn)
    TMS320F2808是美國TI公司推出的C2000平臺上的32位定點(diǎn)DSP芯片，具有低成本、低功耗和高性能處理能力，外設(shè)功能增強(qiáng)且極具價格優(yōu)勢，采用100引腳封裝，所有產(chǎn)品引腳兼容，具有高達(dá)64 kB的閃存和100MIPS的性能。片上集成了豐富而又先進(jìn)的增強(qiáng)型外設(shè)，如16路PWM輸出通道、6路HRPWM輸出通道、4個eCAP輸入接口、6個32位／16位定時器；串行外沒模塊，如4個SPI模塊、2個SCI模塊、2個CAN模塊、1個I2C模塊；12位16通道的A／D轉(zhuǎn)換器；35個可獨(dú)立編程復(fù)用的通用I／O引腳(GPIO)，其輸入引腳具有窄脈沖限定器。使其具有強(qiáng)大的數(shù)字信號處理能力，又具有強(qiáng)大的事件管理能力和嵌入式控制功能，非常適用于工業(yè)、汽車、醫(yī)療和消費(fèi)類市場中的數(shù)字電機(jī)控制、數(shù)字電源和高級感應(yīng)技術(shù)。

2 TMS320F2808最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    DSP最小系統(tǒng)由DSP芯片及其基本的外圍電路和接口組成，如果去掉其中的任何一部分，都無法成為一個獨(dú)立的DSP系統(tǒng)工作。最小系統(tǒng)通常包括DSP芯片、電源變換電路、JTAG仿真接口、復(fù)位電路、引導(dǎo)模式電路等。

3 硬件電路設(shè)計
3．1 電源電路及復(fù)位電路
    TMS320F2808是一個低功耗芯片，內(nèi)核電源電壓為1．8 V，芯片與外部接口間采用3．3 V電源電壓，考慮到硬件系統(tǒng)要求電源具有穩(wěn)定功能和紋波小的特點(diǎn)，另外也考慮到硬件系統(tǒng)的功耗等特點(diǎn)，因此本設(shè)計中采用TI公司的的TPS70151電源芯片。TPS70151是一款雙路LDO的集成電路穩(wěn)壓器，具有上電次序控制和上電復(fù)位功能，輸出為500 mA／33 V和250 mA／1．8 V。芯片TPS70151能夠產(chǎn)生復(fù)位信號，此復(fù)位信號可以直接提供給DSP使用，所以不用專門設(shè)置復(fù)位芯片。其電路連接如圖1所示。

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3．2 JTAG接口電路設(shè)計
    TMS320F2808采用符合IEEE 1149．1的JTAG仿真接口，仿真電纜和DSP芯片的JTAG仿真接口是通過一個14腳的雙排插頭／插座來連接的。掃描仿真消除了傳統(tǒng)電路仿真存在的電纜過長引起的信號失真及仿真插頭的可靠性差等問題。采用掃描仿真，使得在線仿真成為可能，給調(diào)試帶來方便?？紤]到JTAC下載口的抗干擾性，在與DSP連接的EMU0、EMU1端口必須通過4．7kΩ的上拉電阻連接至電源，／TRST引腳通過2．2 kΩ的下拉電阻接地，且分別在其引腳上添加0．1μF的旁路電容。JTAG接口電路連接如圖2所示。

3．3 引導(dǎo)加載模式選擇
    在進(jìn)行硬件產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計時，用戶程序通常保存在非遺失的存儲器中。這些非遺失存儲器的訪問速度較慢，一般不能直接作為程序存儲器來使用，需要在上電時引導(dǎo)到CPU的高速程序存儲器中，這個過程稱為BOOTLOADER。在TMS320F2808內(nèi)部配置了一個引導(dǎo)ROOM(BootROOM)該ROOM內(nèi)固化了一個引導(dǎo)加載程序、CPU向量表和一些數(shù)學(xué)表和函數(shù)。Boot ROOM大小為4 kB，占用地址空間為0x3F F000～0x3F FFFF。加載模式選擇如表1。

    通過設(shè)置GPIO引腳的狀態(tài)即可確定選用哪種引導(dǎo)模式。引導(dǎo)模式電路如圖3所示。

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3．4 通用擴(kuò)展口設(shè)計
    為了便于連接實際應(yīng)用電路，可將TMS2808的非空引腳引出，按照實際的功能需要將各引出腳重新排列，本設(shè)計采用2個雙排36腳雙排接插件引出。
3．5 抗干擾電路設(shè)計
    抗干擾設(shè)計主要針對電源系統(tǒng)的干擾，電源在向系統(tǒng)提供電能的同時也將其噪聲加到供電的電源上，所以必須在電源芯片電路設(shè)計時對電源線進(jìn)行退偶，這就需要在電源引腳連接旁路電容，一般選用10～100uF，濾掉低頻噪聲，另外接入一些小容量的高頻電容，一般在0．01～0．1pF范圍內(nèi)都可以，分別濾掉不同頻率的高頻噪聲；針對重要信號線的設(shè)計，時鐘源的連線盡量短，盡量寬；JTAG接口放在主芯片引腳附近，保證連接線長度在6英寸之內(nèi)，并附加一個100uF過濾電容去掉噪聲。

4 典型擴(kuò)展應(yīng)用設(shè)計
    本設(shè)計的最小系統(tǒng)具有開放的擴(kuò)展應(yīng)用功能，可以從擴(kuò)展插針引出所需要的TMS320F2808的應(yīng)用端口來實現(xiàn)更為豐富的應(yīng)用。比較典型的應(yīng)用有通過SPI接口與MAX7219進(jìn)行通信驅(qū)動數(shù)碼管完成系統(tǒng)所需的顯示電路。
    MAX7219是MAXIM公司的一款具有SPI通訊接口的共陰極數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示驅(qū)動芯片，僅使用3線串行接口傳送數(shù)據(jù)，而TMS320F2808具有豐富的串行外設(shè)模塊其中就包括4個SPI模塊，在本例巾可以使用3跟杜邦線從TMS320F2808最小系統(tǒng)板的擴(kuò)展接口插針中的SPICLKB(CPIO26)、
SPISIMOB(GPIO24)和SPISTEB(GPIO27)引出與MAX7219的CLK、DIN和LOAD管腳相連，進(jìn)而對8路數(shù)碼管進(jìn)行操作。應(yīng)用電路如圖4所示。

5 結(jié)束語
    本文設(shè)計的TMS320F2808 DSP最小應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過實驗證明硬件工作穩(wěn)定，設(shè)計方案既可以滿足基本實驗要求，又可以通過對系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展外圍電路來進(jìn)行工程設(shè)計，擁有良好的通用性，具有一定的實用價值。