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AD转换芯片及DSP信号处理系统设计详解

文章出处:捷配电子市场网 发布时间: 2017/10/20 | 422 次阅读

  本系统中DSP采用的是TI公司的TMS320VC5402(以下简称5402),其操作速率达100MIPS,由于其具有改进的哈佛结构,所以它可以在一个指令周期内完成32x32bit的乘法,亦可以迅速完成数学运算最常用的乘加运算。
  它有4条地址总线、3条16位数据存储器总线和1条程序存储器总线,40位算术逻辑单元(AIU),一个17&TImes;17乘法器和一个40位专用加法器。8个辅助寄存器及一个软件栈,允许使用最先进的定点DSP的C语言编译器,内置可编程等待状态发生器、锁相环(PLL)时钟产生器、两个多通道缓冲串行口、一个8位并行与外部处理器通信的HPI口、2个16位定时器以及6通道DMA控制器,特别适合电池供电设备。
  AD转换电路设计
  本设计中选用的AD转换芯片是TI公司的TLC320AD50C。该芯片的采样采用ΣΔ技术,即将一个抽样滤波器放置于ADC后,将一个差值滤波器放置在DAC前。这种结构的最大特点就是使系统可同时进行接收、发送任务。
  TLC320AD50C可实现高采样率(最高可达 22.5kb/s)的AD/DA转换,该功能由2个16位的同步串行转换通道实现,可直接和DSP连接进行通信。TLC320AD50C中的可选项和电路配置可以通过串行口进行编程,该芯片对掉电、复位、信号采样率、串行时钟率、增益控制、通信协议、测试模式等可通过串行口进行编程和电路配置。具体连接如图3:


  片外复位电路提供上电复位,晶振电路可提供10MHz的主时钟频率,数据采样频率和其他时钟信号均由此频率分配。5402与AD50C之间的通信格式为主串行通信格式:接收和发送转换信号。存储采集到声音信号后,一个很重要的环节就是声音信号的存储,本系统中我们采用的是SST公司的FLASH存储器:SST39VF400A。该器件存储容量为4MB,采用3.3V单电源供电,对各个子模块的读写和擦除,可通过一些特殊的命令字序列来实现且无需额外提供高电压。
  在此设计中我们利用DSP编程实现对该存储器的读写操作。DSP主要通过外部存储器接口(EMIF)访问片外存储器。它不仅具有很强的接口能力(可以和各种存储器直接接口),而且具有很高的数据吞吐能力。5402与SST39VF400的接口电路设计如图 1所示。该电路主要通过DSP的相关输出管脚来控制FLASH的擦除和读写。其中,A0~A19为地址线,DQ0~DQ15为数据线,OE和WE分别为输出使能和写使能,CE1为片使能。
  声音信号经过AD转换器以后传输给DSP,由DSP的PS和DS引脚通过逻辑开关来分别控制flash和sram的使能端,由DSP的 R\W和MSTRB控制位通过逻辑电路分别控制读和写。在本设计中,SRAM使用的是GS1117:64K&TImes;16的1MB异步静态随机存储器。 GS71116是一个由高速的互补性金属氧化物半导体晶体管(CMOS)组成的静态随机存储器,不需要外部时钟或时间频闪观测器。3.3V的操作电压,所有的输入输出均兼容晶体管逻辑电路(TTL)。它的快速通道时间小于15ns,操作电流小于100mA。
  USB接口电路设计
  PDIUSBD12是一款带并行总线的USB接口器件,它符合通用串行总线USB1.1版规范,集成了SIE、FIFO、存储器收发器以及电压调整器等,可与任何外部微控制器或微处理器实现高速并行接口2M字节/秒,且在批量模式和同步模式下均可实现1M字节/秒的数据传输速率,可通过软件控制与USB的连接,采用GoodLink技术的连接指示器,在通讯时使LED闪烁,具有可编程的时钟频率输出,内部上电复位和低电压复位电路,为双电源操作,在3.3±0.3V或扩展的5V电源下均可使用,可实现多中断模式的批量和同步传输。连接图如图4:


  JTAG接口
  JTAG是jointtestactiongroup的简称,是用来调试DSP的仿真部分,其连接部分要和仿真器上的引脚一致。TI公司的 DSP5000系列专门预留有JTAG管脚,共14个,4,8,10,12引脚均接地,6引脚悬空,5接高平电压3.3V。
  所有的仿真引脚均使用 IEEE1149.1标准,其余的引脚含义为:
  1、TMS:输入引脚,选择测试方式;
  2、TRST:输入引脚,测试复位;
  3、TDI:输入引脚,测试数据输入;
  7、TDO:输出引脚,在TCK的下降沿时输出数据,其余时间呈高阻态;
  9、TCK_RET:输入引脚,在板子与仿真器的连接电缆不小于6英寸的时候,接法与TCK相同,大于6英寸的时候,需另加驱动;
  11、TCK:输入引脚,测试时钟,一般为占空比为50%的固有时钟信号;
  13、EMU0:仿真中断引脚0,可用作输入或输出;
  14、EMU1:仿真中断引脚1,可用作输入或输出,当TRST为低电平、EMU0为高电平时,EMU1为低电平,所有输出禁止。
  小结
  随着DSP芯片的性价比不断攀升,使DSP得以从军用领域拓展到民用领域,由于TI公司DSP5000系列强大的音频压缩能力,语音应用得到了较大的发展。因此,基于DSP的声音采集系统的设计与开发具有重要的现实意义。

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