基于ＤＳＰ－ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３控制系統的最小系統板的設計

摘 要：TMS320C6713是由TI公司生產的高精度浮點型DSP芯片。基于DSP6713設計的最小系統板對與DSP有關的科研試驗以及工程等領域有著重要的應用價值。主要研究并介紹基于DSPTMS320C6713控制系統的最小系統板的硬件設計，并就最小系統板設計過程中的注意事項做了詳盡闡述。針對電源電路、復位電路、時鐘電路、JTAG接口電路、擴展板接口電路和外部存儲器擴展電路，提出可行的設計方案，該方案已作為模板電路實現。

關鍵詞：DSP;TMS320C6713;最小系統;硬件設計

中圖分類號：TP274文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)08-041-03

Design of Minimal System Board Based on DSPTMS320C6713

SONG Yue，GAO Weiqiang，YAN Qiusheng

(College of Mechanical and Electronic Engineering，Guangdong University of Technology，Guangzhou，510006，China)

Abstract：TMS320C6713 is a high precision floating digital signal processor which is produced by TI company.The minimal system that designed based on DSP6713 is very useful and valuable to the area of research and project which respect to DSP.This paper researches and introduces the design of minimal system of control system based on DSPTMS320C6713，and also introduces some problems which need to notice during the design of minimal system.The feasible project of design minimal system hardware circuit will be put forward in the paper.The hardware circuit includes the circuit about power supply，reset，timing，JTAG emulation，extend circuit interface and external memory interface.This project has been realized as the moulding board.

Keywords：DSP;TMS320C6713;minimal system;design of hardware

1 引 言

TMS320C6713是TI公司推出的一款TMS320C6000系列的浮點DSP芯片。其片內有8個并行的處理單元，單字節字長為32位，從而每周期可以執行8條32位指令；他具有強大的外設支持能力，32位外部存儲器接口(EMIF)可以很方便地和SRAM，EPROM，FLASH，SBSRAM和SDRAM等同步和異步存儲器或者512 MB的外部存儲空間連接^[1]。

一個DSP硬件系統可以分為最小硬件系統板和外圍接口電路2部分，DSP最小板作為開發DSP系統的基礎，一般主要包括電源、復位電路、時鐘電路、外部存儲器總線接口電路、仿真器接口電路等部分，缺一不可^[2]。作為控制系統的最小板，需在其外圍接入擴展板，以使系統能夠實現相應功能，為此，最小板設計擴展板接口，實現DSP與擴展板及其他芯片通信的目的。

2 系統硬件設計

結合DSPTMS320C6713設計最小硬件系統板對其他基于DSP6713搭建的控制系統以及其擴展電路的設計有實際應用價值。最小板結構框圖如圖1所示：

2.1 電源電路

C6000系列DSP采用的是雙電源供電方式，即內核與I/O都需要供電，TMS320C6713BGDP300型DSP，其主頻最高可達到300 MHz，他對供電電壓的要求是：內核電壓（DVDD，device voltage）為1.26 V，I/O電壓（CVDD，core voltage）則與外部其他芯片相同為3.3 V^[3，4]。在電源電路設計的芯片選用上，采用的是TI公司的開關電源DC/DC穩壓芯TPS54310，其核電壓供電電路如圖2所示。3.3 V電源電路可以通過改變分壓電阻值來獲得，結構與圖2相似。

2.2 復位電路

DSP6713需要系統在上電時為其提供一個100~200 ms的復位脈沖^[5]，并且由于DSP6713的工作頻率達到300 MHz，在運行時很可能發生干擾和被干擾的現象，導致系統不穩定以致死機，所以需要自動復位電路具有監視功能(Watchdog)。系統采用的是Maxim公司生產的MAX706監控器，MAX706的外圍電路簡單，能有效提高系統的可靠性和抗干擾能力。電路如圖3（a）所示。

2.3 時鐘電路

DSP6713的時鐘引腳為CLKIN和ECLKIN。采用頻率50 MHz的有源晶振為其提供時鐘信號，晶振的輸出引腳直接與CLKIN和ECLKIN相連，并通過設置PLL電路的CLKMD0CLKMD2引腳值來確定倍頻系數，經過倍頻，產生CPU的工作時鐘以及同步接口所需的時鐘信號。CLKMD0經1 kΩ的上拉電阻與電源相連，設置為1。如圖3（b）所示。

2.4 JTAG接口電路

仿真器的JTAG接口都滿足IEEE1149.1標準 ，與仿真器上的接口一致^[6]。系統采用標準的14腳接口，在DSP與JTAG接口之間設置由TI公司生產的74CBTD3384場效應管總線開關芯片組成的電路 ，通過設置1/OE和2/OE輸入電平，以起到控制Ａ腳與Ｂ腳導通，從而對TMS，TDI，TDO和TCK_RET信號進行緩沖驅動，叫囂傳播中的延遲，并對電路進行過壓保護。如圖4所示。

2.5 外部存儲器總線接口電路

根據系統設計的要求，采用外接SST公司生產的16位，8 Mb的FLASH SST39LF800A，以增大系統程序的存儲空間，以提高系統工作效率。同時采用Micron公司的32位，64 Mb的SDRAM MMT48LC2M32B6，其主頻最高可達166 MHz，電路如圖5所示。

系統采用ROM加載方式，CE0作為SDRAM的尋址空間;CE1作為FLASH的尋址空間，FLASH的加載程序從CE1空間引導裝載。當系統復位時，DSP6713通過鎖存Bootmode［4…0］，設置好地址0處的存儲器類型為MAP0，進入ROM Bootloader運行方式，DSP6713通過EDMA把CE1中1 kB數據拷貝到地址0處的存儲器中，開始從地址0處運行，讀取FLASH的程序。FLASH加載流程圖如圖6（a）所示。為測試SDRAM連接的是否正確，可通過測試程序在SDRAM起始地址0x0000 0000處寫入1 k各數據，并將其復制到0x8000 0000處，同時讀入數據緩沖區，和寫入數據進行比較。測試程序流程圖如圖6（b）所示。

2.6 擴展接口電路

作為控制系統的最小系統板，為了與外部擴展板的之間的通訊，使系統模塊化，以及滿足系統自身及升級的要求，最小系統板為此設計了擴展板接口電路。接口采用96針的針腳式接口，針腳分別分配給地址線、數據線、EMIF接口信號線、電源線、復位線、時鐘等。作為擴展板的接口，需在電路輸入端加驅動隔離，以保護DSP核心器件，同時增大DSP的驅動能力。為避免最小系統板與擴展板之間的干擾，在接口處需加光電耦合器進行隔離，在此光電耦合器對信號有反向作用，以調整信號的極性。

3 其他電路的設計

(1) 由于電路中芯片共用電源，需要在芯片之間接電容電阻去耦，可加33 Ω的排阻以起到減小芯片之間干擾的作用。同時應注意在電源和地之間的去耦，合理分布去耦電容以濾除噪聲，提高系統的穩定性。一般對于0402型號0.1 μF電容設置在60個左右，其中30個設置在CVDD電路附近，30個設置在DVDD電路附近。并且這些電容放置的位置距DSP不要超過1.25 cm。由于寄生電感會影響電容的工作效率，所以應盡量用體積小的電容。

(2) 由于SDRAM在處理、傳輸數據時會產生大小不一的工作電流，可在SDRAM與DSP之間加入排阻，起到穩壓作用，使系統工作更穩定。

(3) 為了在DSP芯片焊接之后可以直接通過焊盤檢[LL]測到芯片引腳的狀態，可以將這些引腳引出，為其設計測試孔，以確保在以后改動中可直接從這些測試孔跳線。DSP芯片的有些引腳必須接4.7 kΩ或10 kΩ的上拉電阻拉高，例如READY，EMU0，EMU1，HOLD*，XBUS，RSV等。

4 結 語

最小系統板是DSP系統的核心部件，對DSP系統的近一步開發起著重要作用，可根據不同DSP系統的設計要求進行擴展，具有良好的通用性。基于TMS320C6713設計的最小板方案，以電路板的方式運用于廠家生產中，對產品的開發提供了良好的平臺，為進一步開發系統提供了基礎。

參 考 文 獻

［1］汪安民，程昱，徐保根.DSP嵌入式系統開發典型案例［M］.北京:人民郵電出版社，2007.

［2］張雄偉，陳亮，徐光勇.DSP芯片的原理與開發應用［M］.3版.北京:電子工業出版社，2003.

［3］TMS320C6713 Hardware Designer′s Resource Guide ［R］.Texas Instruments，2004.

［4］TMS320C6713 Data Sheet［R］.Texas Instruments，2005.

［5］祝貞鳳，王旭.一種DSP外圍電路的典型設計［J］.電子工程師，2007，33(4):3638.

［6］周文，和敬涵，毛志芳.TMS320VC33最小系統硬件設計［J］.電氣時代，2005（6）:126127.

作者簡介 宋 玥 男，1982年出生，碩士研究生。主要從事DSP控制系統設計的研究。

高偉強 男，1964年出生，副教授，碩士生導師。主要從事數控技術、參數化CAD/CAM技術、先進制造裝備方面研究。

閻秋生 男，1962年出生，教授，博士生導師。