基于DSP的最小应用系统的设计

摘要：介绍了数字信号处理器（dsp）的优点，在DSP最小应用系统中，使用美国TI公司的TMS320VC5402（以下简称TM5402） 是DSP常用定点芯片，通过主控芯片处理，完成模数转换，输出。DSP最小系统中硬件设计和软件设计，外部存储器使用通用可擦除可编程ROM（EPROM），主控制芯片通过8位并行可擦除可编程ROM（EPROM），在系统中加入的标准的JTAG接口，有利于系统的调试和仿真。

关键词：数字信号处理器DSP；最小应用系统；引导表

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）20-4862-02

The Minimum Design of Application System Based on DSP

JIAO Ke-ying

（Zhumadian Vocational and Technical College，Zhumadian 463000，China）

Abstract： Digital signal processor （DSP） is introduced， the advantages of application in DSP minimum system， using the United States TI of TMS320VC5402 （hereinafter referred to as TM5402） is A commonly used fixed point DSP chip， through the master control chip processing， complete the analog-to-digital conversion， output. In the hardware design and software design of DSP minimum system， external memory use gm can erase programmable ROM （EPROM）， main control chip through 8-bit parallel can erase programmable ROM （EPROM）， in the system to join the standard JTAG interface， is advantageous to the debugging and simulation of the system.

Key words： digital signal processor DSP； The minimum application system； Guide the table

随着DSP芯片的出现，数字信号处理器（DSP）在消费、通信、图像处理、医疗、语音处理、IP电话、便携式信息系统、模式识别、工业控制等方面得到越来越广泛的应用。DSP以数字计算的方式对信号进行处理，速度快，抗干扰能力强，可靠性高。DSP数字信号处理最小应用系统设计主要包括两个部分，硬件部分和软件程序部分。美国TI公司的TMS320VC5402（以下简称TM5402） 是DSP常用定点芯片，能够快速实现各种数字信号处理，成本低、体积小、功耗低。

1 TM5402简介

TM5402是16位常用定点DSP芯片，芯片上通过JTAG仿真接口和外界仿真终端相连，操作速度可以达到100MIPS，芯片内部配置给用户提供了极大的方便，性价比高。其中一组程序总线、三组16位数据总线、四组地址总线。程序空间达1MB，数据空间64KB、I/O空间64 KB，片上有二十条地址线，十六条数据线， ALU单元中包含桶形移位器和累加器，乘法器和专用加法器，地址发生器，辅助寄存器，CSSU单元；两个通用的I/O引脚，定时器，中断系统，其中中断系统包括硬件中断和软件中断。主机接口；指令系统；片电路。具有良好的并行特性。

2 DSP系统的最小硬件组成

DSP最小硬件系统是DSP应用系统的核心部分，主要由以下几部分组成，译码电路、时钟电路、电源控制电路、复位电路、存储器扩展电路、JTAG接口电路，

第一是译码电路，TM5402对外部接口的控制信号有限，同时还要完成对模 /数、数 /模及EPROM的控制，要完成这个功能就要加入译码电路。本系统采用通用的译码器74LS138，把TM5402的高位地址线A13、A14、A15 作为译码输入， IS和IOSTRB作为译码enable。

第二时钟电路，DSP硬件系统采用外部时钟和内部时钟两种方式，其中，外部时钟信号直接加到DSP芯片上，时钟源采用晶体振荡器，频率稳定，价格便宜，使用方便；内部时钟利用芯片内部的振荡器构成时钟电路。

第三是电源控制电路，因为TM5402一般是工作在低电平条件下 ，必须考虑到电平转换。TI公司的电压调节器，可以生成由 5V 生成.3 V和1.8 V输出电压，最大输出电流1 A，可以满足需要。

第四是复位电路，DSP系统在加电时一般就可以实现自动复位。但是，为了防止系统受到外界干扰或者是在电源波动时出现死机现象，在设计时专门加载外部RESET，使用两个施密特触发器74LS14。

第五存储器扩展电路，TM5402芯片内有 RAM，是易失性的，掉电后内容会丢失，不能用来固化用户程序，也有ROM，片内ROM不可用。系统程序占用空间一般比较小，不超过16KB，根据需要使用EPROM （可擦写只读存储器）及SRAM，可以充分利用内部资源，引导装载程序模式，可以降低设计难度和系统设计成本，缩短产品开发周期。程序被编译成二进制文件后，刻录到27c512，它是64Kb EPROM。

第六是JTAG仿真接口电路 ，主要作用：芯片内部测试，对系统进行仿真、调试，通过该接口使系统和仿真器相连。TM5402提供的JTAG接口芯片，调试方便。只需要将TM5402的7个引脚接出，设计成一个14针插座，其中这7个引脚分别是TMS，TDI，TDO，TRST，TCK，EMU0，EMU1，就可以用于仿真调试目标板。

3 DSP系统软件设计

DSP系统软件设计主要包括引导程序部分和用户程序代码。

3.1 引导程序部分

DSP系统引导模式有8位并行方式和16位并行模式，系统灵活性很强。

当TM5402芯片通电复位时，引导装载程序将用户代码存储在外部非易失性存储器内（ROM或FLASH MEMORY），可以扩大普通低速的EPROM（可擦可编程只读存储）。启动后，用户代码可以加载到RAM芯片或外部RAM。

通过分析该系统的硬件组成结构，我们可以看出，使用8位并行EPROM引导方式。把引表导的起始地址存放在数据存储单元，4000h在数据空间的地址FFFEH和FFFFH，根据流程图，将读取的数据空间FFFFH和FFFFEH地址表中低八位和高八位，如果标识是10AAH的话，就使用16位并行的引导模式 。

如果标识不满足10AAH的话，读取起始地址的低8位和起始地址的高8位，从位于数据空间读取第1个字，判断是否是XX08H，如果不满足条件，就用其他引导模式，如果满足条件，就读取下一个位置，判断值是否满足XXAAH，若满足，则使用数据空间的8位并行引导模式。若不满足条件，则使用16位引导模式。

为了能使TM5402把外部EPROM 中的程序引导到芯片内RAM，需要编制引导表。其中引导表位于数据空间4000H ～ FFFFH，内容包含以下几个方面：（1）标识，即引导方式的识别；（2）程序存放的目标首地址；（3）程序执行的入口地址；（4）用户程序CODE；（5）用户程序块LENGTH。

根据八位并行EPROM引导方式的特点，编写以下程序文件。

1） 链接命令程序文件，该文件我们可以命名为Mnli.cmd

Mn. Obj；经过汇编后的文件名

- oMn.out

- mMn.map

MEMORY

{PAGE0：

ROM：o= 0x0080 ，l = 0x3780

VECS： o= 0x3F80， l = 0x0080

PAGE1：

RAM：o = 0x3800， l= 0x0780}

SECTIONS

{. text： load=ROM PAGE0

. bss： load=RAM PAGE1

. vectors： load=VECS PAGE0}

2） 二进制转换命令程序（MnH.cmd）

Mn. out

- oMn. hex

- i

- memwidth 8

- romwidth 8

- boot

- bootorg 0x4000

- e 0x0100

3.2 用户程序

用户程序首先要进行初始化设置，具体如下：

第一要将芯片的微处理器模式/微控制器模式引脚接地，保证TM5402工作在微处理器模式下。

第二使寄存器RAM重复占用标志位设置为1。

第三设置寄存器数据ROM位置为 0，使片内ROM不能映射到数据区。

第四程序和数据区设置为7个等待状态。

第二、第三、第四项用TM5402芯片ROM中的引导程序实现。在TM5402上电复位后，指令一直从FF80h位置执行，自动跳转至内部引导程序的入口地址F800h，接着判断芯片的微处理器模式/微控制器模式引脚的值，如果为逻辑0，则执行引导程序。

4 小结

DSP最小系统设计是DSP最小应用的核心系统，是现代任何一种DSP系统都可以使用最小应用系统解决方案。从系统方案制定到软、硬件实现，每一步都使系统更加完善。

系统加入了自引导模式，使系统离线运行，在系统中通过使用JTAG接口和仿真终端相连，能够完成各种仿真调试，为系统的实现带来了巨大的便利。

参考文献：

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