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DSP课程设计
本科课程设计报告
(2016至2017学年第一学期)
设计题目:
基于TMS320F28335DSP微处理器的最小系统设计
课程名称:
DSP原理与应用
专业名称:
行政班级:
学号:
姓名:
指导教师:
赵成
报告时间:
2016年月日
一、引言…………………………………………………………………1
二、设计目的………………………………………………………..….1
三、设计要求……………………………………………………………1
四、总体设计……………………………………………………………1
最小系统硬件构成及设计思路……………………………………..1
TMS320F28335原理图及封装……………………………………..2
电源设计……………………………………………………………..3
复位电路设计………………………………………………………..5
时钟电路设计………………………………………………………..5
JTAG仿真调试接口电路设计……………………………………...6
最小系统原理图……………………………………………………..6
最小系统PCB板……………………………………………………7
五、总结…………………………………………………………………8
六、参考文献……………………………………………………………8
一、引言
DSP以其主频高、运算性能好、外设丰富等众多优点应用于工控控制、仪器仪表消费电子等领域,特别是工程领域,DSP应用极广,如电机控制器、电机设备、机床设备、过程装备等应用。
F28335资源丰富、功能强大,增加了浮点运算单元(FPU),非常适合工业控制,很多新的、强大功能的工程算法都是涉及到浮点运算的。
因此我们必须要能够搭建起系统。
TMS320F28335型数字信号处理器是TI公司的一款C2000系列浮点DSP控制器。
与以往的定点DSP相比,该器件的精度高、成本低、功耗小、性能高、外设集成度高,数据以及程序存储量大,A/D转换更精确快速等。
它采用内部1.9V供电,外部3.3V供电,因而功耗大大降低;且主频高达150MHz,处理速度快,是那些需要浮点运算便携式产品的理想选择。
2、设计目的
能够独立的设计并运行基于TMS320F28335DSP微处理器的最小系统;了解最小系统的硬件要求;在绘制硬件电路的同时对TMS320F28335的工作原理进行更为深入的了解。
3、设计要求
1、利用Protel软件绘制并添加TMS320F28335的原理图库。
2、利用Protel软件绘制TMS320F28335最小系统的电路原理图,包括时钟电路模块,电源模块、复位电路模块、JTAG接口模块。
3、利用Protel软件绘制TMS320F28335最小系统的PCB板图。
4、总体设计
(一)最小系统硬件构成及设计思路
DSP最小系统是指尽量少的外围电路构成的可以使DSP正常工作、实现基本功能的最简单的系统。
基于TMS320F28335最小系统框图。
DSP最小系统一般包括:
DSP芯片、电源电路、复位电路、时钟电路和JTAG电路。
一般以DSP为中心,配套也有电源模块、JTAG接口、复位模块、启动模式跳线选择、时钟模块、模拟输入模块、PWM输出模块、外部内存、人机交互模块、控制负载、通信模块等。
而最小系统作为学习的基石,可以扩展其他更多的模块。
系统框图如下:
图4.1系统框图
(二)TMS320F28335原理图及封装
TMS320F28335芯片共168个管脚,均匀的分布在芯片的四周。
按照已有的TMS320F28335的芯片资料可以完成TMS320F28335芯片原理图库文件和PCB库文件的创建。
使用protel软件创建原理图库文件,在其中绘制原理图库,绘制的TMS320F28335原理图文件如图4.2所示:
图4.2原理图库
完成原理图的绘制之后,开始绘制芯片的封装。
首先创建PCB库文件,然后采用protel中提供的绘制四方体封装的方法快捷的绘制出TMS320F28335的封装。
元件的起始位置为右侧的下方,按逆时针方向依次递增,每条边设置42个焊盘共168个,最后为芯片覆铜。
最后生成的封装如图4.3所示:
图4.3TMS320F28335封装图
(三)电源设计
图4.4所示的电路中,从J0201接线端子中引入直流+5V的电源。
经过J0202的自锁开关之后,经过一组大小电容组成的滤波电路,尽可能的减少纹波。
之后兵分两路进入LM117-ADJ和LM117-33芯片,分别产生1.9v和3.3v。
之后分别经过一组大电容和小电容的滤波电路。
电源电路如下所示:
图4.4电源设计电路
为了方便后续调试,在板子上预留几个电源测试点:
5V、3.3V、1.9V和GND。
测试点电路如图4.5所示:
图4.5产生1.9V和3.3V电路
最后使用一个LED灯来指示是否上电,作为电源指示灯,如图4.6所示:
图4.6LED电路
(四)复位电路设计
RC复位电路,采用简单的电阻、电容和按键组成的电路,连接简单,成本低廉,性能也不错,可以满足一般的设计要求。
RC复位电路也称阻容复位电路,该电路由简单的电阻和电容组成,在有些设计中为了防击穿也可以添加二极管。
通过电容电阻和电容容值之间的不同搭配,来调节电平持续的时长。
产生低电平复位的阻容式复位电路如图4.7所示。
其中,nRESET连接至芯片的nRESET端口产生复位,同时设置一个复位信号的测试点。
图4.7复位电路
(五)时钟电路设计
时钟是电子系统工作的基石,电子系统中的工作、同步协调都是以时钟为基准的。
在设计系统的时候采用了晶振+内部振荡器的方式来设计时钟电路。
需要注意的是,晶振需要和负载电容匹配才能正常起振。
此处我们使用30MHz的晶振和两个24pF的电容。
时钟电路设计如图4.8所示:
图4.8时钟电路
(六)JTAG仿真调试接口电路设计
JTAG,英文全称为JointTestActionGroup。
使用的是IEEE标准1149.1-1990中规定的5个引脚和另外2个TI扩展自定义的引脚。
本设计中采用的是14针双排针插口。
第6脚为“无引脚”状态,将其剪掉,对应口堵上,作为防插反设计。
其中的TMS、TDI、TDO、TCK、TEST这五个是标准的JTAG连接引脚,而EMU0和EMU1是TI扩展引脚。
还有用来测试时钟信号返回的TCK_RET和电源VCC和数字地GND。
JTAG模块原理图如图6.1所示:
图4.9JTAG仿真调试接口电路
(七)最小系统原理图
TMS320F28335最小系统的原理图如图4.10所示。
为了各模块独立清晰,所有的接口均使用网络标号连接。
使用引脚扩展设计机制使最小系统能够胜任更多的工作。
图4.10TMS320F28335最小系统原理图
(八)最小系统PCB板
使用protel软件生成pcb文件,经过排版后最小系统PCB板如图4.11所示:
图4.11PCB板图
5、总结
本次课程设计是基于TMS320F28335的最小应用系统的设计电路,利用该电路实时在线对TMS320F28335系统仿真开发,但该系统仅是一个最小的应用系统,具体模块的应用系统应视实际需要设计。
本次的课程设计让我对TMS320F28335最小系统也有了更加深入的了解,加强对protel的使用,但也让我发现了自己的不足,比如对于一些电路的基本的原理不是很清楚,需要加强锻炼;专业方面的知识还不够丰富需要务实,平时需要多看些专业方面的知识来扩展自己的视野,丰富自己的知识,不断学习不断积累提高自己的能力。
6、参考文献
[1]刘向宇.TMS320F28335DSP开发实战-模块精讲.北京:
清华大学出版社,2016
[2]谭威,罗仁泽,高文东,周慧琪.基于TMS320F28335的DSP最小系统设计.《工业控制计算机》.2012
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