結合為搭建IP電話原型機而研制的DSP板卡，對TMS320VC5410的接口設計及bootloader設計方法進行了研究，從系統的角度探討了如何進行DSP周邊接口設計，進而開發了一個高速DSP實時信號處理通用平臺。
??? 關鍵詞：數字信號處理器，flash存儲器，通用串行總線，可編程邏輯器件，引導程序
　　

　　TMS320VC54X是TI公司專為無線通信應用而設計的DSP芯片，具有處理速度高、功能強、性價比好，以及速度功耗比高等特點，在工程界得到廣泛的應用。這里，結合本人為搭建IP電話原型機而研制的DSP板卡，以德州儀器公司的TMS320VC5410（簡稱VC5410）為核心器件，從系統的角度探討了如何進行DSP周邊接口設計，進而開發了一個高速DSP實時信號處理通用平臺。

1　TMS320VC5410硬件設計
1．1　總體設計

??? 一個完整的DSP系統必須包括一個最小系統（由電源模塊、時鐘電路、存儲器、模擬接口組成）；為實現快速譯碼及減小板級尺寸，一般都要以一片CPLD或FPGA代替常用的邏輯電路，形成DSP＋CPLD的開發模式；為實現板級的可測性，一般都要設計JTAG（Joint Test Action Group，見IEEE1149．1）接口；為方便與PC主機間的數據交換，一般要加一個USB（universal serialbus，通用串行總線）接口。
　　圖1為本人研制的DSP板卡功能框圖。
1．2　電源設計
　　VC5410具有3．3VI／O電壓和2．5V核電壓。常用的電源解決方案有以下兩種：（1）單電源輸出，如圖2（a）所示。（2）雙電源輸出，如圖2（b）所示。

1．3　存儲器設計
1．3．1　程序存儲器
　　為運行較大用戶程序，板上配置一片Cypress公司的CY7C1021（64Kbyte×16bit、1等待周期）用作程序存儲器，其硬件電路連接較為簡單，這里不再贅述。程序存儲空間在微處理器模式（調試模式）及微計算機模式（獨立工作模式）下的配置如圖3所示。
1．3．2　數據存儲器
　　開發的DSP系統應用板，最終要脫離仿真器獨立進行現場作業，這就需要斷電后仍能可靠存儲數據的Flash作為系統的數據存儲器。系統板上電后，引導程序（Bootloader）把DSP應用程序從Flash加載到讀寫速度較快的SRAM或DSP內部RAM進行工作。板上配置了一片SST公司的SSTVF200A（128Kbyte×16bit）作為數據存儲器，用于用戶程序的自動裝載，其硬件電路連接較為簡單，這里不再贅述。數據存儲空間配置如圖4所示。
　　對于Flash，可以使用專門的編程器對其進行編程，但是這樣做不夠靈活。該項目的調試過程中，采用DSP集成開發環境CCS及仿真器XDS510將引導程序及用戶應用程序寫入Flash。
1．4　模擬接口
　　板上配有A／D、D／A接口，A／D、D／A轉換采用TLC320AD50。TLC320AD使用過采樣Σ－Δ技術提供　　從數字至模擬（D／A）和從模擬至數字（A／D）的高分辨率低速信號轉換。
　　TLC320AD50與VC5410的串口0相接完成信號的輸入輸出，其硬件接口如圖5所示。

1．5　USB接口
　　通用串行總線USB是一種快速靈活的總線接口。USB接口的最大特點是易于使用，這也是USB的設計目標。為方便高速DSP板卡與PC機之間交換數據，板上設計了USB接口，控制芯片采用Cypress公司的AN2126S。
1．5．1　USB設備的硬件電路設計
　　USB接于VC5410的HPI，控制芯片AN2126S以主機的形式與DSP進行通訊，其硬件連接如圖6所示。
1．5．2　USB設備的軟件設計
　　USB設備的軟件設計主要包括兩部分：一是USB設備端程序，主要完成USB協議處理與數據交換，該程序在TI集成開發環境CCS2．0下用匯編實現；二是PC端的程序（由USB驅動程序和用戶服務程序兩部分組成）。USB驅動程序在Compuware DriverStudio2．7下實現；用戶服務程序在VC6．0下實現。
1．6　JTAG仿真口的連接
??? VC5410片內具有JTAG邊界掃描邏輯，JTAG（Joint Test Action Group，IEEE1149．1）又稱JTAG口，JTAG口連接需要和仿真器上給出的引腳一致。TI公司仿真器的14腳JTAG口的引腳如圖7所示。一般情況下，用戶開發的板子只要引出雙排的14腳插針和圖7中的一致就可以了，VC5410與JTAG仿真口的連接如圖8所示。

1．7　CPLD及其在高速DSP系統中的應用
　　DSP的速度較快，要求譯碼的速度也必須較快。利用小規模邏輯器件譯碼的方式，已不能滿足DSP系統的要求。同時，DSP系統中也經常需要外部快速部件的配合，這些部件往往是專門的電路，由可編程邏輯器件實現。CPLD的時序嚴格，速度較快，可編程性好，非常適合于實現譯碼和專門電路。DSP＋CPLD將成為高速DSP信號處理板卡開發的模式，用CPLD實現譯碼和專門電路可大大減小開發板的尺寸。
　　本人設計的DSP板卡上采用的CPLD是Altera公司的EPM7128A，屬于MAX 7000A系列器件，其主要特點有：CMOSEEPROM工藝，工作電壓3．3V，邏輯塊陣列8，宏單元128，可用門2500，通過JTAG口實現3．3V的ISP。

??? 為方便用戶ISP及實現快速設計，Altera公司提供了強大而易于使用的CPLD開發工具MAX＋plus II，目前版本已達到10．2。本系統中EPM7128A的設計、仿真、調試及編程都在此環境下完成。
2　VC5410的引導程序設計
　　設計的DSP最終是要脫離開發系統運行的，這就要求設計bootloader程序，在系統上電以后自動從外部加載并執行用戶的程序代碼。
　　TMS320VC5410的bootloader程序向用戶提供了以下5種boot方式：
??? （1）8位或16位并行boot方式；
??? （2）主機接口boot方式；
??? （3）標準串口boot方式（支持8 bit或16 bit）；
??? （4）8 bit串行EEPROM boot方式；
??? （5）I／O口boot方式（支持8 bit或16 bit）。
　　用戶可以在外部存儲器中設計自己的bootloader程序，實現程序和數據的轉移功能。在我們所設計的系統中，程序存放在外部儲存器Flash中，它的存儲單元是以字（16bit）為單位的，所以，這里采用了16bit并行boot的方式。下面給出本人在系統調試過程中應用的bootloader程序（中斷向量表略）。



3　結束語
　　本文介紹了基于TMS320VC5410的DSP系統硬件開發常用的接口，包括電源設計、存儲器設計、模擬接口、USB接口、JTAG仿真接口以及CPLD在高速DSP系統中的應用，并給出了bootloader的設計例程，對DSP硬件設計中應該注意的問題亦作了一定深度的探討。

1　江安民．TMS320C54x DSP實用技術．北京：清華大學出版社，2002
2　戴明楨，周建江．TMS320C54x DSP結構、原理及應用．北京：北京航空航天大學出版社，2001
3　張雄偉，曹鐵勇．DSP芯片的原理及開發應用．北京：電子工業出版社，2000