带自举功能的DSP外设扩展模块设计

摘要：TMS320VC54x系列DSP(Digital Signal processor)没有AD、DA等常用外设且缺少程序存储器，故其应用系统通常需进行外设扩展模块与自举模块设计，针对传统解决方案将两个模块分别实现存在扩展器件多、系统集成度不高等问题，本文提出了一种带自举功能的DSP外设扩展模块。该模块通过将C8051F330单片机作为唯一的外扩芯片，利用其片FLASH存储DSP自单程序代码，并采用其片上AD、DA实现DSP的外设扩展。实验表明本文提出的DSP外设扩展模块合理可行。

TMS320VC54x系列DSP由于具有快速运算能力，其指令执行速度最高可达160 MIPS，因此在消费电子、通信等领域应用广泛。但此系列DSP片上没有AD、DA等工业常用外设，常需要对其进行外设扩展模块设计，另外，此系列DSP也没有FLASH、EEPROM等便于改写的片内程序存储器，掉电后不能保存用户程序代码，因此还需要对其扩展自举模块。文献给出了不同的DSP外设扩展模块设计方案，而文献则给出了不同的DSP自举模块设计方案，上述将外设扩展模块与自举模块分别实现的设计方案，存在外扩器件较多、集成度不高、成本较高等问题。为此，文中提出了一种带自举功能的DSP外设扩展模块，该模块仅用外扩一个芯片，就能一体实现DSP的外设扩展与自举，具有扩展器件少、系统集成度高、稳定性好、成本较低等特点。

1 方案设计

文中提出的DSP外设扩展模块，借助C8051F330丰富的片上外设资源对DSP实现10位AD、DA扩展，同时利用C8051F330片内FLASH存储DSP用户程序代码，并用标准串行总线实现自举，模块原理框图如图1所示。图1中虚线框部分为本文设计的DSP外设扩展模块，其中C8051F330是本模块的唯一外扩芯片。一方面，目标板中的DSP通过将其片上McBSP0配置为SPI工作模式，实现控制C8051F330片上的AD采样数据或DA形成模拟波形，从而完成对DSP的AD、DA外设扩展。上述SPI通信中，TMS320VC5416为主设备，C8051F330为从设备。另外，考虑到只有SPI主设备才能启动数据传输，为了将SPI从设备的AD采样数据第一时间传输给SPI主设备，SPI从设备通过I/O引脚触发SPI主设备的外部中断，从而使SPI主设备启动SPI通信。另一方面，利用C8051F330片内FLASH的剩余空间(从0x0BB7到0x1FF)存储DSP程序代码，同时，利用5个I/O引脚模拟DSP的标准串行自举接口，从而实现DSP的标准串行自举模块设计。DSP有多种自举模式，标准串行自举模式占用的DSP硬件资源最少，故本文模块选用了标准串行自举模式。但在此模式下，自举模块必须与DSP的McBSP0接口相连，为了进一步减少对DSP硬件资源的占用，本文将C8051F330的SPI接口与5个I/O引脚模拟的标准串行自举接口复用DSP的McBSP0接口。

2 硬件设计

文中提出的DSP外设扩展模块硬件主要包括如下几部分：自举模块，SPI通信模块，外设扩展模块以及C8051F330最小系统模块，考虑到介绍C8051F330最小系统的文献较多，此处不再赘述，这里主要给出其他模块的硬件连接关系，如图2所示。

图2虚线框1为自举模块(标准串行自举方式)引脚连接关系，其中与标准串行自举直接相关的DSP引脚为接收时钟信号(BCLKR0)，多通道缓冲接收引脚(BDR0)，帧同步接收信号(BFSR0)，因为DSP与单片机启动不同步，因此需要设置RS引脚在单片机上电后对DSP进行复位，设置XF引脚在DSP准备好后触发单片机的INT0启动自举操作。另外，DSP的自举方式有多种，且标准串行自举模式比较靠后，所以必须在硬件上对DSP的INT2、INT3和BIO引脚进行上拉保护，从而确保DSP上电后，其片上Bootloader进入标准串行自举方式。图2虚线框2给出了SPI通信模块中DSP与单片机对应引脚连接关系，本文采用4线主从方式实现SPI通信，DSP的BCKLX0为时钟控制引脚，BFSX0为片选引脚，为了最大限度节省DSP硬件资源，自举模块和SPI通信模块中的BDR0引脚进行了复用。为使主从设备更好地进行通信，SPI通信过程中设置了主从握手函数，P16为握手中断控制引脚。图2虚线框3说明了外设扩展模块引脚连接关系，外设扩展模块介绍了AD、DA及参考电压硬件设置，P17引脚为AD波形输入端，实验时配置为模拟输入，开漏输出。P01引脚为DA的波形输出端，P00引脚为参考电压接入引脚，配置为模拟输入，开漏输出，AD采样必须设置电压基准，C8051F330的电压基准可以被配置为外部电压基准、内部电压基准或电源电压VDD，为了使硬件设计更加简单，本文选用内部电压基准。

3 软件设计

DSP外设扩展模块软件设计分为两部分：代码转换程序设计和C8051F330单片机程序设计。代码转换程序是为了将用户在DSP开发软件CCS下编译生成的.out文件(一种公共目标文