基于DSP E1－16XS的硬件开发平台设计

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:499

引言

嵌入式系统硬件的核心是各种类型的嵌入式处理器，目前全世界嵌入式处理器的品种已经超过1000多种，流行体系结构有30多个系列，嵌入式处理器一般可以分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式dsp处理器和嵌入式片上系统。

与标准微处理器相比，嵌入式微处理器只保留了和嵌入式应用有关的功能，并且为了满足嵌入式应用的特殊要求，在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面都做了各种增强。

dsp嵌入式系统是dsp系统嵌入到应用电子系统中的一种通用系统，这种系统既具有dsp器件在数据处理方面的优势，又具有应用目标所需要的技术特征，在许多嵌入式应用领域，既需要在数据处理方面具有独特的优势的dsp，也需要在智能控制方面技高一筹的微处理器（mcu）；因此，将dsp与mcu融合在一起的双核平台，将成为dsp技术发展的一种新潮流。德国hyperstone公司是真正把dsp成功嵌入32位微处理器的厂商之一，尤其是它的e1－xs系列更是这方面的佼佼者。

1 e1－16xs微处理器结构概述

hyperstone risc/dsp架构框图如图1所示，hyperstone内核是专为risc和dsp功能的集成而设计的，但它不是两个不同内核在单个芯片上的简单组合，而是一个集成的内核和指令集。这一全集成的内核基于单处理器模式，带有单指令流。risc和dsp单元间简单且高效的通信由1个96路的32位内部存储器实现，每个时钟周期内可以执行3条指令的操作，所以在100mhz的频率下可以达到300 mops这样优秀的性能。

hyperstone e1－16xs是一款0.25μm cmos工艺的微处理器，它结合了高性能的risc微处理器和dsp处理器，利用简洁高效的指令，使嵌入式dsp处理器的实时性得以充分的发挥。该处理器主要具有如下的特点：

1、32位risc/dsp处理器alu、dsp单元和load/store单元并行处理，内部集成硬件乘法器。

2、16根数据线，22根地址线，4个外部存储体（memory bank）选择信号。

3、4gb内存地址空间，i/o空间和存储空间分开寻址，存储器和dsp连接无需附加逻辑电路。

4、片内集成16kb ram和片上指令高速缓存。

5、具有全面的dram和dma控制器，所有的总线时序可编程。

6、片上pll、cpu总高频率可达到180mhz。

7、中断服务程序可在7个时钟周期内启动。除内部中断外，还有7个外部中断可用。

8、3个可编程i/o引脚除了可配置成输入输出外，还可以配置成外部中断输入使用。

9、32位定时器和看门狗定时器，用户可利用hyrtk内核访问154个独立的虚拟定时器，仅需很少的处理开销。

2 嵌入式系统硬件设计

2.1 系统硬件结构

系统硬件结构如图2所示。

电源电路：输入5v，经过dc－dc变换，分别给微处理器提供2.5v和3.3v的电压。

晶振电路：16mhz有源晶体振荡器经过倍频，分别为hyperstone内核/系统提供128/64mhz的时钟频率。

复位电路：可选用简单的rc复位电路，考虑到系统复位的可靠性和掉电监控，建议使用专门的复位ic，例如max706。

微处理器：即e1－16xs，是系统的工作和控制中心。

flash：可存放boot监控程序、嵌入式操作系统、用户应用程序或其他在系统掉电后需要保存的数据。

sdram：系统代码运行和数据变量存储的空间。

jtag接口：通过该接口可对系统进行在线调试和程序下载。

i/o扩展接口：引出数据总线、地址总线和必需的i/o控制总线，便于用户根据自身的特定需求，扩展外围电路；dsp可以通过该扩展总线对其他板卡进行控制，或者其他板卡可以通过该接口对开发板进行操作。

2.2 系统主要硬件单元电路设计

不同的dsp处理器在与dram、flash连接时通常会有些差异，所以下面着重分析存储器接口电路的工作原理和设计方法。

（1）flash接口电路

由于flash存储器具有低功耗、大容量，可整片或分扇区快速烧写、擦除、掉电后信息不丢失等特点，在各种嵌入式系统中得到广泛应用。

本系统中，flash存储器采用hynix的hy29lv160。他是16位数据宽度，存储容量为16mb（2mb），可以在2.7－3.6v电压范围内进行读、编程（烧写）和擦除操作。

在大多数系统中，选用1片16位的flash存储器芯片（单片容量有1mb、2mb、4mb、8mb等）构建16位的flash存储系统已经足够。在此采用1片hy29lv160构建16位的flash存储器系统，图3为16位模式flash与处理器e1－16xs的基本接法。

flash存储器在系统中通常用于存放程序代码，系统上电或复位后从此获取指令并开始执行。因此，应将存有程序代码的flash存储器配置到bank3，即将e1－16xs的cs3接至hy29lv160的片选端ce。输出使能端oe接e1－16xs的oe；写使能端we接e1－16xs的we1，模式选择byte上拉，使hy29lv160工作在16位数据模式。ry/by（就绪