基于tms320vc5402的频谱分析系统设计

基于tms320vc5402的频谱分析系统设计内容摘要：

TMS320VC5402： TMS320VC5402 是 公司的定点数字信号处理芯片，是一种特殊结构的微处理器，为了达到快速进行数字信号处理的目的，采用程序与数据分开的总线结构，流水线操作，单周期完成乘法的硬件乘法器以及一套适合数字信号处理的指令集． 2． 3 系统设计方案： 本设计采用 TI公司的 DSP芯片 TMS320VC5402 设计了 DSP一 5402开发系统，利用该系统完成频谱 FFT算法及优化，并通过 AD、 DA等外围电路的控制，构成模拟信号频谱分析仪，利用示波器可直接观察结果． 频谱分析系统设计的核心部分为 VC5402 单元 整个开发系统包括 8 个单元。 利用74LVCl6245A 和 TPS73HD318 完成工作电压变换和隔离，还设计有复位 接口利用内部锁相环实现时钟倍频的外部时钟设置电路。 T M S 3 2 0V C 5 4 0 2T L C 7 5 2 8模 拟 输 出T L V 1 5 4 4模 拟 输 入电 压 变 换7 4 L V 1 6 2 4 5 A并 口键 选 单 元 存 储 器C P L D J T A GD BA B 信息工程学院课程设计（论文） 9 硬件设计 ： 采用 TI公司的 DSP 芯片 TMS320VC5402，还有电源芯片 TPS76D318， AD转换 TLV1544和DA 转换 TL7528，电平转换芯片 74LVCl6245A 等构成的频谱分析系统的硬件结构。 结构图如下 ： 模 拟 输 出模 拟 输 入 电 压 变 换C P L D J T A G存 储 器A D D S P D A系 统 结 构 流 程 图 结构功能： TMS320C5402 是 TI公司推出的新一代 16位定点 DSP产品 ,它采用修正的哈佛结构 ,片内集成 8 条总线 (1 条程序存储器总线、 3 条数据存储器总线和 4 条地址总线 ) 、在片存储器和在片复用设。 速度由 30～ 532MIPS 不等 . TMS320C5402 主要特点 : 1 个 40 位的算术逻辑单元 ,2 个 40 位的累加器 ,2 个 40 位的专用加法器 ,1 个 17 17 的并行乘法器 ,1 个 40 位的桶形移位器。 8 个辅助寄存器和 1 个软件栈。 内部集成 Viterbi 加速器 ,用于提高 Viterbi 编译码的 速度。 可工作在三种低功耗方式 (IDLE I2DLE IDLE3)。 1192K WORD 寻址空间 (64KW 程序空间、 64KW数据空间、 64KW I/O 空间 ) ,某些型号的程序空间可扩展到 8M WORD。 片内存储区可灵活配置为程序 /数据存储器。 多种复用外设。 McBSP、 HPI、 GPIOTDM、 DMA、 Timer、 PLL。 双电源供电 ,提供 PGE和 BGA 两种形式的封装。 信息工程学院课程设计（论文） 10 TMS320VC5402,最高频率 100MHz , 性价比高。 它含 4K 16bit 片内 ROM、 16K 16bit 片内 DARAM、 6 个 DMA 通道、 2 个 McBSP、 2 个 Timer ,外部程序空间可扩展到 1M 16bit。 对于片外数据空间一般建议选用高速 SRAM ,尽量减少 DSP 的等待周期。 用户程序一般在上电时从外部 ROM加载到片内 RAM 区运行。 程序存储器 Flash Rom:256K 16；一片数据存储器 SRAM:64K 16 一片；可编程逻辑器件 CPLD:一片。 ： 由于 TMS320VC5402 核电压为 ，端口电压为 ，外围器件为 5V，其它器件的提供电压在 . TI公司的电源 TPS76D318是一个双输出电压为分离电源，可以由 5V产生 ，最大输出电流为 1A，可以满足要求。 该器件具有快速瞬态响应和超低 85uA典型静态电流，热关断保护的每一个调节，有个 28引脚。 如下图所示： 112233441 IN51 IN67889910102 IN112 IN1213131414NC15NC162 O U T172 O U T18NC19NC20NC21R E S E T22O U T23O U T24NC25NC26NC272 R E S E T28T P S 73 H D 3 18 1C11 uFC21 uF+ 3. 3 V+ 5V+ 3. 3 V+ 1. 8 VR21 00 KR11 00 K+ D12 2u F+ D22 2u F+ D32 2u F+ D42 2u F+ 3. 3 V 电源芯片电路 ／ D 转换电路设计 因为 C5402 内部没有 A／ D转换功能，因此在数据采集时需要使用 A／ D转换芯片。 为了充分利用 C5402所提供的多通缓冲串口 资源，我们采用 T I公司生产的 CMOS 型 10b模数芯片 TLV1544。 其内部采用开关电容逐次近似来得到模数转换结果。 芯片有 4 路模拟信号输入通道 , 通过芯片内部参数设置选择不同通道输入 , 进行 A/D转换输出。 TM S320VC5402 是T I 公司生产的具有很高性价比的定点 DSP。 他有 2 个多通道缓冲串口 (M cBSP), 设计中使用 M cBSP0 完成配置 TLV1544 以及接收转换好的数字信号。 接口原理图如图 2 所示。 信息工程学院课程设计（论文） 11 V C C66IN V C L K67C S T A R T68A069A170A271CS72I/ O C L K73D A T A IN74D A T A O U T75FS76E O C77A378G N D79T L V 15 44XF88B C L K X O89B C L K R O90B D X O91B D R O92B F S X O93B F S R O94IN T O95T M S 32 0V C 54 02 1U?N O TV C C TLV1544 与 TMS320VC5402 的接口原理图 TLV1544 的 INV CLK, CSTART 接高电平 , 输入 /输出时钟不翻转且采样 /转换考试控制功能不使用。 TM S320VC5。