基于TMS320LF2407A的最小系统设计

1目录摘要................................................................................................................................21设计任务及要求.........................................................................................................31.1设计任务..........................................................................................................31.2设计要求..........................................................................................................32系统结构设计.............................................................................................................42.1设计原理及框图..............................................................................................42.2设计芯片说明..................................................................................................43硬件设计.....................................................................................................................93.1电源设计..........................................................................................................93.2锁相环电路设计..............................................................................................93.3晶体振荡电路设计........................................................................................103.4JTAG电路设计..............................................................................................103.5指示灯电路设计............................................................................................113.6复位电路设计................................................................................................123.7RAM电路设计................................................................................................123.8滤波电路设计...............................................................................................134仿真调试过程...........................................................................................................145总结...........................................................................................................................17附录一原理图..........................................................................................................19附录二PCB图...........................................................................................................20附录三PCB剪切图...................................................................................................212摘要在人们生活当中，DSP可谓无处不在，例如手机，电视机，数码相机，MP3等等都有DSP的存在。DSP已经成为通信、计算机和消费类电子产品等领域的基础器件。因此，只有理论的学习是不够的，设计一个DSP最小系统，掌握这门重要技术，才能更深刻地理解和掌握DSP，为今后进行高精度、高性能的电子设计打下基础。DSP芯片是模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用微处理器，其处理速度比最快的CPU还快10-50倍，具有处理速度高、功能强、性能价格比好以及速度功耗比高等特点，被广泛应用于具有实时处理要求的场合。本次课设的目的是掌握DSP的特点和开发应用技巧，通过具体的电路设计和调试，领会DSP系统的设计要领，从而达到理论到实践的转变，从本质上提高自己的综合能力，以此实现本设计的目的。此次设计的最小系统主要包括TMS320LF2407A、RAM、电源芯片等。关键词：DSP系统电路设计电路调试最小系统3基于TMS320LF2407A的最小系统设计1设计任务及要求1.1设计任务基于TMS320LF2407A的最小系统：技术数据：设计基于TMS320LF2407A的最小系统，包括电源供电电路、时钟振荡电路、PLL滤波电路、RAM存储器扩展电路、MAX232串行通信电路、IO口驱动发光管电路等。基于C语言编写精简程序，包括定时点亮发光管程序、串行通信程序等。(TMS320LF2407A属于数字信号处理器，16位单片机)1.2设计要求1.画出系统结构框图。2.画出电路原理图。3.写出详细设计说明书，要求字迹工整，原理叙述正确，会计算主要元器件的一些参数，并选择元器件。4.画图要求：画图规范化，图形清晰，符号大小统一，线条均匀，最好用PROTEL软件画图。5.列出元件明细表附在说明书的后面。6.若选择采用单片机(任选)实现整个系统，则要求编写应用软件，附程序源代码；若选择采用电子电路实现，则软件不作要求。42系统结构设计2.1设计原理及框图对于DSP2407，加上电源、复位和晶振，就构成了DSP最小系统。为使这一最小系统能工作在开发状态下，应配以锁相环、JTAG接口、扩展片外程序存储器、滤波电路，指示灯灯电路。DSP2407最小系统框图如下图所示：图2-1设计原理框图2.2设计芯片说明1.TMS320LF2407A(1).高性能静态CMOS技术，供电电压为3.3V，指令周期为33ns(2)．片内有高达32K字的FLASH程序存储器(3)．2KBSARAM，544字DARAM，外扩64千字的程序ROM，64千字的数据RAM(4)．两个事件管理器EVA和EVBCPUTMS320LF2407A电源电路复位电路时钟电路JTAG接口PLL滤波电路程序存储器扩展指示灯5(5)．可扩展外部存储器总共192K字空间：64K程序存储空间，64K字数据存储器空间，64K字I/O寻址空间(6)．0看门狗定时模块(7)．10位A/D转换器(8)．控制局域网络CAN模块(9)．串行通信接口SCI模块(10)．16位串行外设SPI接口模块(11)．基于锁相环PLL的时钟发生器(12)．高达40个可单独编程或复用的通用I/O引脚(13)．5个外部中断(14)．电源管理包括3种低功耗模式，能独立地将外设器件转入低功耗工作模式图2-2TMS320LF2407A管脚图62.RAM简介(1)．64K，16位静态RAM(2)．高速转换时间：8、10、12、15ns(3).CMOS低功耗管理(4)．TTL可共存界面(5)．3.3V供电(6)．完全静态管理：无时钟或刷新要求(7)．三种输出状态，高位、低位数据控制（8）.其中部分引脚的重要功能，引脚CE是片选信号的输入线，低电平有效。引脚OE读选通信号的输入线，低电平有效。引脚WE写选通信号的输入线，低电平有效。引脚BHE高位使能。引脚BLE地位使能。图2-3RAM芯片A151A142A133A124A115/CE6D07D18D29D310VCC11GND12D413D514D615D716/WE17A1018A919A820A721NC22NC23A624A525A426A327NC28D829D930D1031D1132VCC33GND34D1235D1336D1437D1538/BLE39/BHE40/OE41A242A143A044IS6ILV6416U473.TPS7333QTPS7333Q是TI公司生产的一款电压转换芯片，能将5V电压转换成3.3V。有以下特点：集成的精密电源电压监控器可对稳压器的输出电压进行监控；低电平有效的复位信号脉冲宽度为200ms；低静态电流与负载无关典型值为340A；极低的休眠状态电流最大值0.5A；在整个负载电源与温度范围内固定输出型器件的容限为2%；输出电流范围为0mA至500mA。图2-4芯片TPS7333Q4.JTAGTMS1TRST2TDI3GND4VCC5GND6TDO7GND8TCK9GND10TCK11GND12EMU013EMU114JTAGU6图2-5芯片JTAG8JTAG部分引脚功能介绍如下图：图2-6芯片功能图93硬件设计3.1电源设计高稳定的电源对DSP系统的高性能运行有重要意义。由于最小系统耗电不高，因此设计一个简单的稳压电路即可。+5VTRST3.3VGND100pFC3100pFC410uFC210mHL112345678P8TPS7333Q图3-1电源设计图3.2锁相环电路设计本设计采用外部时钟电路，由于TMS320LF2407A的最高运行频率为40MHZ，所以当使用10MHZ外部时钟时，通过设置SCSR1的11—9位为111即可获得最佳性能。使用外部时钟时，PLL还有一个锁相环滤波电路，用于将时钟电路的抖动降到最低。100.68uFC511R310.015uFC6PLLF2PLLF图3-2锁相环电路图3.3晶体振荡电路设计为节约成本，通常使用片内振荡电路，与无源晶体、起振电容一起连接成三点式振荡器来产生稳定时钟。连接起振电容是为了保证正常的起振，对振荡频率的影响极小。无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。22pFC9Cap22pFC8Cap1210MHZXTA