ADSP21160實現(xiàn)數(shù)字信號處理系統(tǒng)

本文使用ADI 公司的ADSP21160為主處理器搭建了信號處理硬件平臺，給出了對系統(tǒng)的構(gòu)思及具體電路設計，具有一定的實用價值。

　　ADSP21160采用超級哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)有 4 套獨立的總線，分別用于雙數(shù)據(jù)存取、指令存取和輸入 /輸出接口，片內(nèi)集成了處理器核(包括運算單元、控制單元、地址產(chǎn)生器和總線、中斷、寄存器等)、大容量雙端口靜態(tài)存儲器、程序 /數(shù)據(jù)外部總線及多處理器接口、輸入 /輸出控制器等數(shù)字信息處理系統(tǒng)的主要功能塊。

　　硬件系統(tǒng)的設計思路

　　下面從數(shù)據(jù)的輸入輸出，系統(tǒng)的上電運行，系統(tǒng)的電源配置及電路控制等方面簡單介紹系統(tǒng)的設計思路。

　　1. 首先考慮數(shù)據(jù)傳輸。外部設備(接收機)通過50針接口將數(shù)據(jù)經(jīng) ADSP21160處理后轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸出，傳遞給外設(控制器)及計算機。為了電路系統(tǒng)的保密性以及便于系統(tǒng)中一些邏輯控制電路的實現(xiàn)，在ADSP21160和50針接口之間增加了一個CPLD控制電路。

　　2. 為了上電后系統(tǒng)可以自行運行，需要給DSP配置一個外接FLASH,并將計算程序預先燒寫FLASH中。通過配置ADSP21160的引導方式，系統(tǒng)上電后，ADSP21160可自動從FLASH中讀取程序并運行。

　　3. 由于ADSP21160只有4Mbit的內(nèi)部存儲空間，且等分為數(shù)據(jù)存儲空間和程序存儲空間兩部分.。為了系統(tǒng)及程序今后升級的方便，使用SRAM配置了512K×32位的外部存儲空間。

　　4. 由于ADSP21160的串行口不是通用的UART串口，而系統(tǒng)和計算機均要求串行數(shù)據(jù)輸出，故系統(tǒng)中需要一個并串轉(zhuǎn)換芯片來輸出運算結(jié)果。

　　5. 由于外部只提供+5V直流電源，而ADSP21160要求+3.3V的接口電源及2.5V的內(nèi)核電源，故系統(tǒng)內(nèi)部器件也相應的盡量選擇+3.3V器件，故系統(tǒng)需要一個DC/DC轉(zhuǎn)換芯片將+5V電源轉(zhuǎn)換成+2.5V及+3.3V的電源輸出。

　　系統(tǒng)的各功能模塊設計

　　1.電源模塊設計

　　在系統(tǒng)的設計中，由于ADSP21160的外部接口電源是+3.3V，故為了簡化電路及提高電路板的性能，在其他器件的選擇上，也盡量選擇了+3.3V器件。少數(shù)難以找到+3.3V電源的器件，在不影響接口及功能的情況下，選擇了+5V器件。另外ADSP21160還要求+2.5V的內(nèi)核電源及+2.5V的模擬電源(供ADSP21160的內(nèi)部鎖相環(huán)使用)。而外部給系統(tǒng)提供的是+5V的電源。綜合以上要求考慮，系統(tǒng)需要一個DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，輸出+3.3V及+2.5V電壓，并將+2.5V電源分成數(shù)字及模擬兩路。

　　ADSP21160要求內(nèi)核電源供電早于外部口供電，否則可能導致DSP啟動異常或程序無法加載。故在電源設計中考慮到這個問題，決定使用DC/DC的+2.5V輸出端經(jīng)過延時電路接到+3.3V輸出使能端，很好的解決了這個問題。

　　綜合系統(tǒng)對電壓和電流的具體要求，本硬件系統(tǒng)選擇了TI 公司的TPS767D301作為DC/DC轉(zhuǎn)換芯片。其輸入為+5V電壓，輸出一路+3.3V電壓及一路+1.8V或+2.5V可調(diào)電壓，電流最大輸出為1A。

　　2.DSP主模塊設計

　　時鐘驅(qū)動：ADSP21160需要外部時鐘驅(qū)動，故外接時鐘是必不可少的。其內(nèi)部特有的鎖相環(huán)設置可以將內(nèi)部的運算頻率倍頻至外部時鐘頻率的2、3或4倍，最高的核時鐘頻率為80MHz。這樣，就可以在外部頻率(數(shù)據(jù)傳輸頻率)較低的情況下，實現(xiàn)內(nèi)核處理器的高速運行。