DSP硬件设计学习之二：DSP核心板设计实验（一）

        上节做了DSP硬件设计调研，对DSP基础内容和设计方法流程有了一个整体的了解。本节做一个DSP核心板设计的小实验，通过动手制作使自己正式开始接触DSP硬件设计，并了解流程。

目录

1.DSP核心板设计的基础知识和资料（√）

2.功能分析、硬件选型及相关资料（√）

3.PCB设计原理图设计（√）

4.PCB布线（待续）

4.改进和调试（待续）

5.经验总结（待续）

正文

1.DSP核心板设计的基础知识和资料

1）参考资料

        为了加快学习，尽早体验硬件设计的成就感，本文参考实验室已有的一款淘宝的DSP开发板YH-28335，芯片型号STM320F28335；核心板模块设计参考了两个附带电子资料：DSP开发板教程PPT和F28335芯片手册。主要想通过模仿现成的DSP开发板上的核心板模块做出第一个自己的设计，熟悉设计流程和思想，再改进。

2）入门学习步骤和心得

      先观察板子实物。首次设计硬件不知道需要什么，盯着硬件核心板模块看了下，发现里面组成部分主要包括F28335DSP芯片（中间正方形黑块），双排针，晶振器和其他的（电阻、电容和其他小型元件）。

                                                                      图1 核心板模块实物图

      首先理解核心板定义是使得DSP芯片能正常工作的最小电路系统，如上图红色部分；一般来说核心板也需要留扩展插槽——排针，以适应不同模块扩展需求。其余部分都是开发板的上的其他模块（如电机驱动、液晶驱动、蜂鸣器、外扩RAM、按键等）。

     现在开始看教程。目的是了解如何使得DSP能够正常工作。

     首先看了DSP芯片手册，了解了F28335引脚功能和分类（硬件设计所有工作都体现在把芯片引脚按需要连接！）。引脚总数176，按功能分为8类：（同时根据PPT教程了解种功能含义）

     ①仿真器引脚：共7个引脚，采用JTAG协议，此类引脚用于与JTAG协议的仿真器连接，再与电脑连接，可进行DSP控制系统仿真和系统调试；

    ②闪存引脚：共3个引脚，用于给芯片自带闪存供电和测试；

    ③时钟引脚：共4个引脚，用于外接或内接芯片内核时钟；（注意芯片时钟电路产生芯片内核时钟，通过软件设置再产生片上外设时钟）

    ④复位引脚：共1个引脚，用于外接复位按钮；（DSP是可以软件复位的）

    ⑤ADC信号引脚：共21个引脚，ADC即模数转换模块，是芯片内自带的模块，因此需要输入模拟信号可以不用外接ADC模块了；包括ADC电源引脚和信号输入引脚

    ⑥CPU与I/O电源：用于给芯片内核（由芯片自带内存、CPU、总线等组成）和片上外设（指ADC、GPIO、CAN、PWM等）供电

    ⑦GPIO引脚：共88个，分为A、B、C三类，GPIO是芯片内核数字信号输入输出口，另外所有GPIO都有复用功能，而所有片上外设与外接连接均通过GPIO的复用功能实现；

    ⑧外部接口读取使能：1个引脚

2.功能分析、硬件选型及相关资料

    首先应该按照需求选好DSP芯片，由于是第一次做硬件设计，且有现成开发板可以参照，为了直入设计这一主题，就直接选芯片STM320F28335了。

1）核心板功能分析

    对引脚的初步学习，知道了引脚的分类，同时也会对芯片能正常工作有一个大致认识。

    ①芯片要能够与电脑连接，以便于用电脑调试、并写入控制程序。所以要外接调试器（另外购买），即要有调试器接口电路。

    ②时钟是所以数字电子芯片的工作动力源，所以必须有时钟电路。

    ③手动复位电路就不用说了。注意一点：复位输入推荐用开漏器件驱动（手册给出的）

    ④电源电路是保证芯片正常工作的必要要求，所以要设计所有供电电路，或者留出接口。

    ⑤其他：至于扩展外存，GPIO和ADC前端处理模块等，只需要留出接口就行了（引出电路，接到双排针）。

2）硬件选型和一些资料

    根据上面六条要求，需要外接的有仿真器、晶振、复位按钮、电源模块和双排针五个基本模块。当然这些电路在与芯片连接同时可能需要用到电容、电阻和三极管、指示灯等其他元件。为图方便，参照实验室已有开发板上的模块选型。选型好了需要了解各个模块的引脚，了解怎样与DSP芯片连接。

    ①仿真器：型号XDS100V2 USB2.0.其接口引脚如下图，14PIN标准JTAG接口。通过淘宝查询引脚使用情况，可知各个引脚与芯片的连接情况，以及电源和接地情况。其中，有7个引脚与F28335芯片引脚一致，其余7个根据引脚说明连接就行。实际上仿真器通过仿真器接线端子（焊接在PCB板子上）连接在PCB板子上。参考：MiniF28335和XDS100V2仿真器连接线的红色线是靠近led插吗？【dsp_ti专区_技术讨论吧】_百度贴吧

                                                                     图2 JTAG仿真器引脚定义

    ②晶振：方便起见，根据实验室样板选择30M无源晶振。就2个引脚，不分正负极，很简单。

                                                                          图3 晶振实物图

    ③手动复位按钮和排针：复位方式有手动复位，上电复位，软件复位，看门狗复位；后三者不需要设计引脚连接电路。为了简化过程，不设置手动复位了。排针就不用说了。

    ④电源模块：电源适配器选用PSC11R-050，通过电源接线端子（焊接于PCB板子上）与PCB板连接。插座有三个引脚。应该是正负极和地线.另外需要电源开关，和电源处理模块。DC005电源插座隐藏的用法_pink878864的博客-CSDN博客_dc005电源插座怎么连

                                                                            图4 电源插座

3）附：PCB板上小元件标志

     R代表电阻resistance；D代表二极管diode；C代表电容capacitance；L代表电感；U（或者IC）代表集成电路；T代表变压器transformer；未完待续。

     DGND、AGND、PGNDDGND PGND GND AGND各是什么意思?_百度知道

     PCB板子上有很多非常小的孔，其实这是因为电路板是双层的，正面反面都有布线，小孔处就是正反面连接点。PCB按照复杂程度会设计为1层板，2层板和多层板；一般系统二层板就可以了，很少有超过的。

     PCB板上小元件的作用：主板上的电容、电阻、电子元件都是干嘛的-电子发烧友网；理想情况下，很多小元件是不需要的；但实际情况下电路不稳定，这些元件能够使得输入核心元件的电压稳定，保证正常工作。这种设计工作很需要经验（目前是这样的，所以设计过程中先以理想电路情况设计）。

3.PCB原理图设计

     本节设计基于理想电路。实际电路中往往存在噪声和电源不是严格的恒定电流等情况，需要借助滤波电路和分流电路来保证芯片正常工作，这就是PCB板上除了主要芯片为什么还有那么多贴片电阻、贴片电容等小元件的原因。解决实际电路存在的问题需要用到电路知识，这里先在理想电路情况下设计PCB，再根据实际情况进行下一步的改进。

     使用Altium Designer17.0，在网上下载了元件库。有的元件在元件库没有，需要手动绘制。一般软件使用步骤是：（1）创建PCB工程；（2）设计电路原理图：新建原理图文件→新建原理图元件→引入元件、设计原理图接线；（3）设计PCB：新建PCB文件→新建元件封装→原理图自动更新到PCB图→手动放置元件→自动布线or手动布线。具体方法参考前一节中Altium的设计资料。

第一步：新建原理图和原理图库（略）

第二步：新建元件原理图

                                                                          图5 F28335芯片元件原理图

                                                                          图6 XDS100V2元件原理图 

                                                                                     图7 晶振原理图

其余元件说明略

第三步：接线完善

     进一步分析，电源

注：最简单的方法是在开发板上做减法，久了自然就熟悉了。
 

最后

以上就是阳光大白为你收集整理的DSP硬件设计学习之二：DSP核心板设计实验（一）的全部内容，希望文章能够帮你解决DSP硬件设计学习之二：DSP核心板设计实验（一）所遇到的程序开发问题。

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