基于TMS320VC33系统的硬件设计.docx

1、基于TMS320VC33系统的硬件设计基于TMS320VC33系统的硬件设计 作者： 日期： 基于TMS320VC33系统的硬件设计作者：周文和敬涵毛志芳转贴自：微计算机信息点击数: 79更新时间：2008-11-11The Hardware Design of TMS320VC33 SystemAbstract：This paper introduces the hardware design method of the minimal system about TMS320VC33 which is the float DSP chip, according to its structur

2、e。 It also introduces the circuits about Timing、Reset、JTAG Emulation and Memory Interfacing combining with practical application。Key words：Reset, Timing, JTAG Emulation， Boot.摘要：本文针对浮点DSP芯片TMS320VC33芯片的结构特点，介绍了该芯片最小系统硬件电路设计的方法，并结合实际应用情况，介绍了相关的时钟电路、复位电路、JTAG仿真接口电路、外围存储器接口电路以及Boot的设计。关键词：复位，时钟，JTAG仿真，

3、Boot。 引言TMS320C3X系列是隶属TMS320家族的一个低价位32位浮点DSP.目前主要应用于数字化音频、视频会议、工控和机器人技术等方面,还可应用于电力系统在线监测方面.其中VC33的最高处理速度为150MFLOPS，其主要特点和组成有：（1)高品质的浮点DSP，指令周期为13ns17ns，处理速度为150MFLOPS120MFLOPS.(2）低功耗 （200mw150MFLOPS) (3）5 PLL时钟发生器 （4) 34K32bit片内RAM (5) 32位指令字，24位地址线 (6）支持Bootloader，一个串口,两个32位定时器和DMA.(7)八个扩展寄存器,R0R7。

4、（8)双电压供电，1.8V内核电压和3。3V的I/O电压。（9)支持JTAG调试标准，四个简单、高效的预译码信号。本文根据实际电路设计的经验，介绍了VC33系统的硬件设计.1 时钟电路VC33的时钟发生器允许设计者选择时钟源：一是在XlN和XOUT之间接一晶振来启动内部晶振，EXTCLK接地。二是将外部时钟直接接到EXTCLK管脚，XOUT悬空，XlN接地.VC33的时钟发生器包括芯片内部的晶振和锁相环电路(PLL），PLL电路在硬件上可自行设置。VC33的CPU有两个时钟模式选择引脚CLKMD0和CLKMD1，可将CLKMD0和CLKMD1引脚通过10k上拉电阻连接到电源，使CLKMD0和C

5、LKMD1都为1。具体电路图如文献1中提到如图1所示。 2 复位电路为了使系统能被复位信号正确初始化,参考文献2中提到复位信号的脉冲宽度必须至少为10个H1周期以上，TMS320VC33-150指令周期为13ns,则复位时间至少为10*13=130ns.同时要考虑到系统振荡器达到稳定工作状态至少需要20ms，因此复位电路需要产生100200ms低电平复位脉冲。具体复位电路如图2所示，具备手动和自动复位功能.取 R=100k，c=4.7uF时，非门74ls14最大输入低电平为1V。t=RC*（1-V/Vcc）=100*4。7(11/5)=105ms。由此可知该复位电路可以满足TMS320VC33

6、最小系统复位的要求。 3 JTAG仿真接口VC33包含一个专门仿真口来支持由IEEE 1149.1标准规范的JTAG仿真，该端口通过仿真器直接访问，这种设计极大方便了VC33仿真软件的调试。为了能与仿真器进行通信，所设计的PCB板上应有14脚JTAG仿真头,14脚的JTAG仿真头信号及管脚位置如图3所示. 参考文献3中提到当仿真头和JTAG目标芯片之间的距离超过6英寸时，仿真信号TMS、TDI、TDO和TCK_RET要加缓冲，同时引脚EMU0、 EMU1、TMS 、TDI应该加上拉电阻连接到电源上，以保证仿真信号传输的需要。若距离小于6英寸,则不必加缓冲。下图4是一个不加缓冲的例子,其中的EM

7、UO和EMUI信号必须通过上拉电阻连接到电源上,提供少于10s的信号上升时间，其中上拉电阻R1和R2可取4.7k. 4 存储器的扩展 VC33具有16M32bit的可寻址存储空间，由四个独立可选择的地址空间组成，分别是000000h 3FFFFFh、400000h 7FFFFFh800000h BFFFFFh、C00000h FFFFFFh。它的片内存储器只有34K32bit的RAM,为了满足实际应用的需要,为此扩展数据存储器两片IS61LV25616AL和一片程序存储器AT29LV1024。下图5是VC33与存储器的接口设计。 在图5中，采用一片地址译码器74LS138来产生数据存储器和程序

8、存储器的片选地址。从图5中可以看出数据存储器和程序存储器的地址分别为：0440000h047FFFFh、400000h40FFFFh。数据存储器IS61LV25616AL的低8位控制 、高8位控制 和输出使能 都接地。程序存储器AT29LV1024的输出使能 接地。5 Boot的设计 6 结论 以上简单介绍了TMS320VC33系统的硬件设计，其中应该注意的几个问题如下:(1） 时钟电路采用内部晶振可以节省电路板空间和降低系统损耗，在电路配置时应注意靠近VC33,引线要短而粗，采用的电容要性能稳定，容量值准确，且远离发热的元器件.采用外部时钟时从抗干扰考虑，应该在晶振的电源端和时钟输出端加一磁

9、珠，电源和地之间加去耦电容，在尽可能的情况下,用地线包围振荡电路，晶振外壳接地。（2) VC33片内不自带看门狗电路，如有必要时复位电路设计时可以采用一片IMP706P芯片配置成看门狗电路.(3） VC33中一些管脚不用时，应该将其通过上拉电阻接电源或通过下拉电阻接地。参考文献1。 TMS320VC33 Digital Signal Processor （Rev. E)，Texas Instruments Incorporated。 Literature Number：SPRS087E，February 1999 Revised January 2004.2。 TMS320C3x Genera

10、lPurpose Applications Users Guide，Texas Instruments Incorporated.Literature Number：SPRU194,January 1998。3. JTAG/MPSD Emulation Technical Reference，Texas Instruments Incorporated. Literature Number：SPDU079A，December 1994.作者简介:周文，男，1978年3月出生，北京交通大学电气工程学院，硕士研究生 研究方向：电能质量在线监测装置的研制通信地址:北京交通大学557信箱 邮编：100

11、044DSP系统应用中FLASH在线编程方法介绍了在TI公司TMS320VC33 DSP应用系统中,通过JTAG口对DSP外部FLASH存储器实现在线编程的方法,给出了DSP系统加电后的自动装载运行.关键词：DSP JTAG FLASH存储器在线编程 BootloadFLASH存储器是一种高密度.非易失性的电可擦写存储器，存储量大,使用方便，适用于低功耗。高性能的系统。在高速DSP应用系统中，为了充分发挥DSP性能,在加电后需要将用户代码装载到高速RAM存储器中运行。下面介绍 SST29LE020型FLASH存储器的烧写方法，以及如何实现TMS320VC33上电后用户程序的自举引导(Bootl

12、oad）。1 SST29LE020的特点及操作SST29LE020是SST公司生产的一种256K8FLASH，它有10万次以上的擦写寿命，其内部分为2048个页面,每个页面128字节，页面写周期为5ms。如果页面中一个数据需要改变，则这个分区的所有数据必须重新装入。(The SST29LE020 are 256K x8 CMOS PageWrite EEPROM manufactured with SSTs proprietary， high performance CMOS SuperFlash technology. The splitgate cell design and thick

13、oxide tunneling injector attain better reliability and manufacturability compared with alternate approaches。 The SST29LE020 write with a single power supply。 Internal Erase/Program is transparent to the user. The SST29LE020 conform to JEDEC stan­dard pinouts for bytewide memories.）FLASH支持软件数据保护功

14、能(Software Data Protection）,当执行三字节DSP写指令时，保护功能将自动加上，任何后续的写操作必须带上三字节DSP写指令。SST29LE020的读操作与传统EPROM读操作一致；在进行数据编程操作时，它支持内部定时(Internal Timer).数据查询（Data#Polling）。跳变位（Toggle Bit)三种方式，以测试内部编程操作是否完成。FLASH软件擦除指令为6字节加载指令，该指令执行后，最多等待20ms整个芯片便被擦除，即将 FLASH每个数据位都恢复为1状态的全FF状态.SST29LE020软件指令序列可在SST公司的数据手册上查到，在FLASH编

15、程之前，需对FLASH进行擦除,擦除操作需要六个总线周期.FLASH页面写操作在使用内部定时方式时的流程.2 TMS320VC33简介TMS320VC33是美国TI公司推出的TMS320C3X系列的32位浮点数字信号处理器,它是在TMS320C31浮点DSP的基础上开发的一个价格更低的DSP,该产品具有高速。低功耗。低成本。易于开发等显著优点。 TMS320VC33采用内部1.8V,外部3。3V供电，因而它的功耗比原有型号TMS320C31的功耗降低了大约一个整量级，而且能支持高达 150M/FLOPS的运行速率.其主要特性如下：CPU是32bit的高性能CPU:可进行16/32b整数和32/

16、40b的浮点操作；内含8个扩展精度寄存器；有2个地址发生器。8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术单元（ARAU）。片内存储器为32bit指令字.24bit地址线。34K32b(1。1Mb）的双静态RAM。外围接口具有启动程序装载功能；内含5倍频的锁相环(PLL）时钟发生器；片内存储器可映射外设，其中包括一个串行口。两个32bit定时器和一个DMA；具有四个内部译码页选，可大大简化TMS320VC33与I/O及存储器的接口。3 TMS320VC33程序引导功能TMS320VC33具有两种存储器映射方式，即MP(Microprocessor Mode)方式和MC/BL(Microcomputer/B

17、ootloader Mode）方式，两种方式下中断向量的位置不同。常用的是MC方式。在该方式下,MCBL/MP引脚接高电平,内部ROM被映射到000FFF之间.这段ROM中今有器件生产厂家固化的引导程序(BootLoader）,该引导程序可以将DSP实时运行的程序和数据从外部低速ROM或串行口装入到高速 RAM中.TMS320VC33复位后即运行内部固化的引导程序，引导程序通过查询四个中断引脚来确定装入方式。这些引脚为低电平有效，查询顺序依次为INT3.INT0。INT1.INT2；当INT3有效时，为串行装入方式;当INT0有效时，从外部地址0x001000处装入（BOOT1）；当INT1有

18、效时，从外部地址0x400000处装入（BOOT2）；当INT2有效时,从外部地址 0xfff000处装入(BOOT3).TMS320VC33具有四个快速页选信号，用于对外部地址空间寻址。使用外部存储器装入数据时，外部存储器数据头位置需包含以下信息：（1)外部存储器宽度（8/16/32位)；(2)程序代码块的长度；（3）装入数据的目的起始地址；（4)存储器访问的定时控制参数。头信息之间是用户的程序代码，程序代码按低位在前。高位在后的顺序排列。程序代码之后,必须有一个全零字，即0x00000000，用以指示引导程序用户程序代码已结束。引导完成后,即从装入的目的地址处开始执行用户程序.4 FLAS

19、H在线编程方法TMS320VC33的调试使用CC for C3x/4X(Code COmposer）集成编程环境，通过JTAG头仿真用户板，用户代码先放在外部RAM中调试，调试成功后,就可以将用户程序代码写入FLASH了。下面介绍在并行装入BOOT2方式下的在线编程方法。SST29LE020与TMS320VC33的连接方式比较简单，FLASH片选CE引脚直接连接至TMS320VC33的PAGE1引脚;FLASH的输出使能OE引脚的最简单的处理方法是采用跳线方式（当向FLASH写入数据时，接高电平；通常情况下,接地）。在调试用户程序时,需根据用户板的存储器空间分配制作CMD文件,假设用户扩展的外

20、部RAM为32bit,起始地址为0x00c00000，长度为32K；外部FLASH起始地址为0x00400000(使用BOOT2方式),长度为256K.其CMD文件如下：MEMORYINTRAM1：origin=0x00800000,length=0x00008000INTRAM2:origin=0x00809800，length=0x000007c1VEC：origin=0x00809fc1，length=0x3fEXTRAM:origin=0x00c00000，length=0x00008000/*32k/FLASH：origin=0x00400000,length=0x00040000/

21、*256*/SECTIONS/用户程序代码及初始化数据放在外部RAM*/。vectorsVEC /VC33规定的中断向量地址*/。text :LOAD=EXTRAM。cinitEXTRAM.data：RUN=EXTRAM。bss:RUN=INTRAM2。stackINTRAM1第一步：在CC下编译后，装入用户。OUT文件，用户程序代码即被写入EXRAM空间.第二步：依据TMS320VC33的BOOT格式，并根据CC产生的用户。MAP文件找出程序入口地址。各加载块的入口地址以及长度，编写FLASH烧写文件。示例源程序清单如下：define MEM_WIDE 0x00000008 /Flash存储

22、器宽度/define CG_REGISTER 0x000010c8 /*全局存储器配置参数/#define ENTER_POINT 0x00c00064 /程序代码入口地址*/volatile int flash_add=（volatile int *）0x400000；/*外部Flash的映射地址*/#define BOOTORG 0xc00064 /。MAP文件中的程序入口地址#define BOOTBLK 3/*.MAP文件中的加载块数量*/#define BOOTSRC1_ADD 0x00809fc1 /第1个加载块地址/volatile int *bootblk1_add=（vola

23、tile int ）0x00809fc1;#define BOOTBLK1_LEN 0x3a /第1个加载块长度*/#define BOOTSRC2_ADD 0x00C00000 /第2个加载块地址*/volatile int *bootblk2_add=（volatile int *）0x00c00000；#define BOOTBLAK2_LEN 0xa3 /第2个加载块长度*/#define BOOTSRC3_ADD 0x00C000a3 /第3个加载块地址/volatile int bootblk3_add=(volatile int *）0x00c000a3；#define BOOT

24、BLK3_LEN 0x17 /第3个加载块长度*/unsigned int flashaddnum，bytenum；/定义Flash地址及页面字节数变量/void waite（int ms）/*软件 1ms子程序*/;void sdp_flash（)/*软件数据保护子程序*/flash_add0x5555=0xaa;/*3字节芯片SDP指令/flash_add0x2aaa=0x55;flash_add0x5555=0xa0;void era_flash（)/*擦除芯片子程序*/flash_add0x5555=0xaa;/6字节芯片擦除指令*/flash_add0x2aaa=0x55;flash

25、_add0x5555=0x80；flash_add0x5555=0xaa；flash_add0x2aaa=0x55;flash_add0x5555=0x10；waite(20); /*20ms等待芯片擦除完成/void write_flash（int bootdata）/写一个int型数据*/unsigned int i;for（i=0;i3；i+) /*一个int型数分成四个字节写入*/if(bytenum=0) /*如果是页面第1个字节，先写SDP指令*/sdp_flash（）；flash_addflashaddnum=bootdata； /*向Flash地址写一个字节*/flashadd

26、num+; /*Flash地址加1/bytenum+； /*页面字节加1/if（bytenum127) /*一个页面写完,页面字节置0,等待11ms*/bytenum=0；waite(11)；bootdata=8; /*待写数据右移8位/void main(） /*主程序/unsigned int i，j，lenth；bytenum=0；flashaddnum=0； /Flash地址及页面字节数置/waite(1）; /*等待1ms*/era_flash（); /*擦除Flash芯片/write_flash（MEM_WIDE）; /写外部Flash存储器宽度/write_flash(CG_RE

27、GISTER）； /写寄存器配置参数*/write_flash（1）; /第1个boot的数据长度为1/write_flash()ENTER_POINT； /写入boot的目的地址/write_flash(0); /*第1个boot的数据*/for(i=0；iINTRAM1.stackINTRAM1第四步：运行烧写程序，用户代码即被写入FLASH中，将FLASH的OE引脚跳线连通至的位置，利用CC可以查看FLASH存储器内容是否与要烧写的内部一致，并脱机检验。FLASH在线编程方法已在用户板上得到了验证，达到了预期的目的。通过JTAG仿真器对 TMS320VC33用户系统外部FLASH的在线编程，可以省去HEX转换工具及EPROM编程器等工具，且具有方便.易行的特点。该现场在线编程的方法可推广至其它系列DSP用户系统，是DSP开发中需要掌握的一项新技术。