基于TMS320LF2407A的DSP系统设计及其应用
1 引言
TMS320LF2407A数字信号处理器是TI公司的一款C2000系列的浮点型DSP控制器,相比TMS320C54X定点DSP,该器件的精度高,成本低,功耗小,性能高,外设集成度高,数据以及程序存储量大,A/D转换更精确快速等.它采用内部3.3V供电,外部5V供电,因而功耗较低.且主频高达40MHz,处理速度快,是需要浮点运算便携式产品的理想选择.本文采用TMS320LF2407A作为主芯片设计一个DSP的应用系统.
2 硬件系统构成
DSP系统的设计包括DSP芯片、电源电路、复位电路、时钟电路、JATG电路。 3 系统硬件设计
3.1 电源电路的设计
TMS320LF2407A工作电压分为两部分：5V的Flash电压和3.3V的内部核心、I/O口电压。此
系统采用3.3V单电源供电，要求在3.3V电源供电时，电源的输出电流不小于1A。同时本系统采用数字模拟地分离设计。电压转换电路，将输入的5V电压转换为3.3V。
图1 电源电路原理图
所以采用一片LT1086电源芯片。同时提供高达1.5A 的输出电流而设计，足够TMS320LF2407A及外围器件的使用，而且价格低廉，使用广泛。值得注意的是TMS320LF2407A的A/D应该采用模拟3.3V供电；它的VCCP引脚应该用5V电源上拉或者接地，但是不能悬空。当用5V电源上拉时，也不需要任何限流电阻接在VCCP上，因为该电源将为Flash编程提供电源；当该引脚接GND上时，表示TMS320LF2407A不需要编程。
3.2 复位电路的设计
复位电路的设计采用手动复位和上电复位两种功能，所以采用MAX708T作为微处理器电源监控芯片，具有上电复位、掉电监测、手动复位输入功能，200UA静态电流；VCC=+5V，该电路在上电、掉电或电源不稳定时产生一个低电平复位信号输出、复位脉冲宽度200ms，VCC=1V时，保证/RESERT有效；当watchdog输入在1.6s内未能触发时，将产生低电平有效的watchdog输出信号；1.25V门限监测器用于掉电警告、低电池检测和监视+5V以外的电源；消抖动的TTL/CMOS兼容的低电平的手动复位输入；用一个高电平有效的复位信号代替了watchdog定时器，当电源低于4.40V时产生复位脉冲。、
由于TMS320LF2407A的RS端不仅可以接受外部电路提供的复位信号，还能向外部电路输出复位信号，为避免与MAX708T的RESET产生逻辑竞争，可在MAX708T的RESET端与2407A的复位引脚RS之间连接一个电阻。
图2 复位电路的设计
3.3 时钟电路的设计
TMS320LF2407A的时钟可以采用两种连接方式，即外部时钟和片内时钟。当采用片内时钟时，需要在TMS320LF2407A的XTAL1/CLKIN和XTAL2两个引脚之间连接一个石英晶体。当采用外部时钟时，可以将时钟信号直接接在XTAL1/CLKIN引脚上，而XTAL2 悬空，并且最好能够在XTAL1/CLKIN引脚串联一个10k的电阻，来保证时钟信号的稳定。
TMS320LF2407A的最高运行频率为40M，所以当使用15M外部时钟时，可以通过片上的PLL电路来实现对时钟的倍频。
当使用外部时钟时，PLL还有一个锁相环滤波电路，用于将时钟电路的抖动降至最低。该电路有两个无极性的电容C1、C2和一个电阻R1组成，这个环形滤波器被连接到TMS320LF2407A的PLLF和PLLF2引脚上。
此系统中我们采用了有源晶振，有4只引脚，是一个完整的振荡器。有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，
通常使用一个电容和电感构成滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。无源晶体需要用DSP片内的振荡器，无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可使用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。
3.4 JTAG仿真接口电路设计
TMS320LF2407A具有符合IEEE1149.1标准的片内扫描仿真接口（JTAG），该接口通过仿真器直接访问。为了能与仿真器通信，所设计的系统板上应有14引脚的仿真接口，其中的EMU0和EMU1信号必须通过上拉电阻连接至电源，其中上拉电阻为10K。
4 DSP的主要技术指标
DSP种类繁多，分类方法不一，即使在同一类DSP中，也有多种不同的型号，所以为满足工程项目的要求，就必须要满足DSP的主要技术指标。
4.1 运算速度
MIPS（每秒百万指令数）:表示DSP每秒所能处理的指令数，表示的是DSP的运算速度，该值越大，DSP处理速度越快，运行速度就越高。
MOPS（每秒执行百万操作）：DSP通常操作除了包括CPU操作外，还包括寻址、DMA访问数据传输、I/O操作等，因此需要看操作的内容，但是一般来说，MOPS越高意味着乘积累加和运算速度越快。可见，MOPS可以对DSP芯片的整体性能进行综合描述。
4.2运算精度
一般来说，浮点DSP芯片的运算精度要高于定点的DSP芯片的运算精度，但是功耗和价格也随之上升。浮点DSP的速度一般比定点DSP处理速度低，其成本和功耗都比定点DSP高，但是由于其采用了浮点数据格式，因而处理精度、动态范围都远高于定点DSP，适用于运算复杂度高、精度要求高的应用场合，即使是一般的应用，在对浮点DSP进行编程时，也不必考虑数据溢出和精度不够的问题，因而编程要比定点DSP方便、容易。
4.3字长
字长的大小是影响成本的重要因素，因为它直接影响芯片的大小、引脚数以及存储器的大小等。设计时在满足性能指标的条件下，应尽可能选用最小的数据字的芯片。TMS320LF2407A开发工具有：标准的优化C/C++编译/汇编/连接器，CCS集成开发环境，评估板和XDS510仿真器。其中CCS是一个界面友好，功能完善的集成开发平台，具有编辑、汇编、编译、软硬件仿真调试的功能。
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