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1、存档日期：_ 存档编号：_徐 州 师 范 大 学本科生毕业论文（设计）论文题目: 视频监控系统硬件设计 姓 名: 孙 静 院 系： 电气工程及自动化学院 专 业： 自动化 班 级： 07电51 指导老师： 李旭超 徐州师范大学教务处印刷摘 要随着社会发展，科技进步,人们的生活水平显著提高，并对工作生活环境中安全防范方面的意识及需求也显著增加！由此，信息处理技术特别是视频信息处理技术得到了飞速的发展，这时的视频处理技术成为研究的热点，并已广泛应用于视频会议，安全防范等多媒体信息生活方面！多媒体信息的处理与传统信息的处理相比最大的不同在于多媒体信息处理特别是视频信息需要处理的信息量极大，所以要求处
2、理设备的数据吞吐量极大，而且处理速度要极快！以往国内使用的视频监控系统大多数是基于模拟技术，20世纪90年代末，网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高，再加上数字多媒体在压缩和通信算法领域取得的显著进步，这就促使视频监控系统从模拟技术时代进入数字化网络时代，即数字视频监控系统。目前，大多数的数字视频监控系统是基于PC机的图像采集卡进行视频图像采集，但存在以下的一些缺点，如系统稳定性差，携带不方便,成本高，而且在恶劣环境下性能较差等。为了克服这些缺点,在研究人员的深入研究下，利用迅猛发展的超大规模集成电路和嵌入式集成电路，TI公司的DSP，Motorola公司的PowerPC等功能强大的嵌
3、入式处理器被研发出来，投入市场，且价格越来越低，丰富的外设接口和高度的可编程性使得视频监控的硬件和软件都更容易实现，不仅如此，将这种嵌入式处理器应用到视频监控系统中还克服了上述基于PC机系统的诸多缺点。正是由于越来越高的性价比加上体积小、成本低等独特优势使得嵌入式芯片在视频监控领域也渐渐占有了一席之地。本论文主要研究并设计了一个嵌入式视频监控系统，它的主控芯片采用了TI公司推出的专用多媒体处理芯片TMS320DM642。本文先通过最小系统设计，其中包括DSP,电源电路，复位电路等几部分，然后对外围设备进行扩展，包括视频电路，音频电路，本地存储电路，以太网传输电路，UART传输电路，最后讨论了T
4、MS320DM642处理器通常采用的CCS软件开发平台。关键词： TMS320DM642 DSP 视频监控 AbstractWith the social development, scientific and technological progress, peoples living standards have markedly improved, and working and living environment, security awareness and a significant increase in demand! As a result, information pro
5、cessing technology, especially video information processing technology has been rapid development, when the video processing technology as the research focus, and has been widely used in video conferencing, security and other multimedia life! Multimedia information processing, compared with the trad
6、itional information processing is the largest multimedia information processing of different video information need to be addressed in particular the enormous amount of information, so the data throughput required a great deal of equipment, and processing speed to be fast! The past, video surveillan
7、ce systems for domestic use are mostly based on analog technology, the 20th century, late 90s, network bandwidth, computer processing power and storage capacity of the rapid increase, combined with digital multimedia and communications algorithms in the field of compression achieved remarkable progr
8、ess, which to make video surveillance system from analog technology into the digital era of the Internet age, the digital video surveillance system.Currently, most of the digital video surveillance system is PC-based image capture card for video image capture, but there are some shortcomings below,
9、such as poor stability of the system, carry convenient, high cost and poor performance in harsh environments such as . To overcome these shortcomings, the researchers in-depth study, using the difference between the rapid development of large scale integrated circuits and embedded integrated circuit
10、s, TIs DSP, Motorolas PowerPC embedded processors such as the powerful have been developed, put market, and prices getting lower and lower, rich and highly programmable peripheral interface makes video surveillance hardware and software are easier to achieve, not only that, this kind of embedded pro
11、cessors applied to the video surveillance system also overcome PC-based system, these many shortcomings. It is coupled with the increasingly high cost, small size, low cost, makes embedded chips unique advantages in video surveillance has gradually occupied a space.In this thesis, and to design an e
12、mbedded video monitoring system, which uses the main control chip, TI has introduced a dedicated media processing chip TMS32ODM642. This article first by minimizing the system design, including DSP, power supply circuit, reset circuit, reset circuit and other parts, and then be extended to periphera
13、l devices, including the video circuitry, audio circuitry, local storage circuit, Ethernet transmission circuits, UART transmission circuits Finally, the discussion in the design of high-speed PCB and the module needed to pay attention to a mixture of some of the problems and analyzes the work of al
14、l the expansion interface circuit timing. Key words: TMS320DM642 DSP Video Surveillance System目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 研究视频监控系统的背景及意义11.2 研究视频监控系统的现状及发展21.3 本论文的工作内容及结构安排32 方案的确定与系统介绍52.1方案的选择与确定52.2 TMS320DM642的介绍52.3系统结构113 最小系统设计133.1 电源模块133.2 系统时钟电路143.3 JTAG接口电路153.4 内存扩展接口EMIF163.5系统配置234 外围
15、电路设计254.1 I2C总线254.2 视频采集模块274.3 视频播放电路314.4 PCI/HPI/EMAC模块355 集成开发环境CCS365.1 软件环境介绍365.2 实时操作系统DSP/BOIS365.3 软硬件调试的系统实现385.4 驱动程序386 结论和展望40致 谢41参考文献42附录4355徐州师范大学本科毕业设计 视频监控系统硬件设计 1 绪论1.1 研究视频监控系统的背景及意义随着科技的迅猛发展，社会生活随之改变，在解决物质生活问题之后，人们的安全意识也不断提高，目前安全问题已成为社会关注的焦点！应用现代科技解决安全隐患等问题是社会发展的必然趋势。而且，随着第五次产
16、业革命的浪涌，信息化、数字化大崭露头角，展现其无穷魅力和发展潜力，工业企业自动化、信息化快速发展起来，现代生活的智能化日趋完善，也一步一步踏进并影响着我们的生活。视频监控技术以直观、方便、信息内容丰富等优点随着这次国际潮流应运而生，得到广泛应用出现在社会安全防范，交通管理，大型超市禁窃及军事勘察等各个领域。近些年来，互联网大范围普及，计算机技术、图像处理技术，网络和传输技术日新月异的发展， 带动视频监控技术跟上社会步伐。众所周之，视频监控技术已经深入渗透我们的生活中， 在教育、政府机关、医疗场所、酒店、运动场馆、各种娱乐场所及治安领域随处可见。近年来，中国安全防范在越来越多的现代化改造与建设的
17、企业中得到重视并且占却来越多的预算比重！视频监控是擦很难过受到“平安城市”，2008北京奥安防项目及各大行业及项目急速增长原因的刺激和强制拉动下，市场规模迅速扩大，迅速发展起来！机场、地铁、旅游景区都新设“安防”视频监控设备，随着覆盖要求广、控制点数增加、网络传输I/O要求不断的提高，网络视频监控成为了当前中国市场的重要拉动因素！伴随着市场的快速发展，浮现出相应的问题与挑战，然而在这一过程中，也创造了相应的机遇。根据社会对视频监控技术的要求来说，概括有：一，要求监控范围更广，而且在同一个整套系统中覆盖面及距离提出更具体要求。二，要求监控系统要与网络化结合，要求达到管理信息化、智能化。系统可以存
18、储和传输大量监控信息，进行自动处理。系统管理各级人员达到资源共享，使服务更快捷，更方便，更有效！二十世纪八十年代，视频监控技术兴起。继而，后来的不断发展,模拟监控系统和以PC机为平台的显卡数字监控系统已不能满足人们的生活，因为这两种技术硬件设备实时性不高、存储能力不强、携带不方便、安装麻烦。新一代的视频监控系统在超大规模集成电路和嵌入式技术快速发展的条件下，嵌入式数字视频监控系统。嵌入式视频监控系统有以下有点:一，这种系统的硬件与处理器和软件结合较为紧密，有很强的专一功能，对其他模块干扰性不强。二，由于其功能单一，只要算法选择正确，系统实时性就能得到保障。总体来说，嵌入式视频监控技术对社会有着
19、重要意义，它可以广泛用于各个行业如超市、家庭、小区、校园等，有效预防突发事件发生，维护社会稳定团结。 1.2 研究视频监控系统的现状及发展随着社会的发展进步，视频监控技术由于方便、实时性能好、直接等优点不但被现代大工厂、娱乐场馆等公共场所广泛应用，而且也出现在私人家庭、公司办公等地方。视频监控越来越靠近人民的生活，由此，人们随着科技、意识等发展和进步，对视频监控系统的要求也随之改变。总体来说，视频监控系统经历了模拟时代、半数字时代、全数字时代三大发展历程。第一代视频监控系统：20世纪80年代的视频监控系统比较简单，采用同轴电缆，采用摄像机、电缆、录像机、监视器这些当时的专用设备。这是一个传统的
20、模拟闭路视频监控系统。随后出现了矩阵视频监控系统，提高了效率，方便了管理，因为这个系统将任意一个输入通道切换到任意一个输出通道。但这个系统受到模拟视频缆传输长度和和放大器的限制，监控范围受限制，而且矩阵联网限制了它的可扩展性。因此，要想发展视频监控技术就必须解决这些问题.第二代视频监控系统：半数字视频监控技术。所谓半数字视频监控技术，就是在原有的模拟视频监控技术上采用数字硬盘录像机，但仍采用同轴电缆传输视频信号。这个半数字视频监控系统方案还是需要在每个摄像头上安装单独的视频电缆。同时，光端机的出现解决了视频监控系统不能远距离传输的问题。采用复用技术进行传输，扩大了传输容量和质量，同时，也扩展了
21、传输业务种类。初级矩阵之间的联网是通过RS232/484通讯的，但传输速度低，不支持远程传输，联网规模受到限制。后来，发展了IP通道，控制通道和视频数据通道分开传输，增强了视频联网能力。但这种都是基于模拟矩阵，模拟视频技术已经接近极限，无法去解决现在的视频监控系统存在问题。因此，需要另辟新径，开发新型视频监控系统技术。第三代视频监控系统：全数字时代视频监控系统。视频从图像采集即为数字信号，网络传输，基于国际TCP/IP协议，采用流媒体技术实现多路复用传输，通过网络虚拟矩阵，对整个监控系统进行控制、调度、存储等。现代的视频监控系统已渐进入了全数字时代。可以进行报警、巡视、门禁等功能大多实际应用于
22、安防系统。视频监控系统随着时代潮流，现在正向网络化和全数字化全面发展。随着光纤网络的发展保证了视频监控画面的清晰性、实时性、安全性。各项技术的结合应用，促使着视频监控技术向着远距离、广范围、功能多、平台大、速度快、网络化的方向发展。1.3 本论文的工作内容及结构安排视频监控技术经历三个发展时代，每个时代都有显著的优点和缺点，对每个时代的优缺点进行概括和总结，利用现代先进和不断发展的技术进行改进和革新。这样视频监控技术才得以前进，更全方位的为人们服务。综合上文，我们看到视频监控技术要求：l 稳定性要好。帮助相关工作人员即使在恶劣的环境下也能够稳定工作。l 节约成本。l 扩大数据传输距离，可进行远
23、距离操作。l 视频数据可存储。l 可以直接连接到网络。本文主要的内容安排如下：第 1 章：绪论。本章主要介绍视频监控系统的背景及意义，以及视频监控技术三大发展历程并分析了视频监控系统在相应时代存在的系统有缺点。最后展望了视频监控技术及其系统的发展方向。然后布置了论文的结构安排。第2章：方案确定及系统介绍。本章主要确定方案并选定TMS320DM642为核心的视频监控系统，并了解DM642的构成。第 3 章：最小系统介绍。设计DM642的最小系统组成，包括电源模块、系统时钟模块、JTAG电路、EMIF电路、SDRAM存储电路、FLASH存储模块等详细设计过程。第 4 章：外围模块介绍。设计视频采集
24、电路、视频输出电路、I2C总线的设计过程。第 5 章：集成开发环境。简单的介绍了软件的开发环境。2 方案的确定与系统介绍2.1方案的选择与确定设计视频监控系统有以下三种方案：(1) 基于PC机的视频采集系统这种方案以PC机为核心的视频采集系统非常普遍，利用视频采集卡采集采集数字化信号，通常基于PC机的视频采集系统使用32位的PCI总线，采取插卡方式进行通讯和数据传输。这种视频监控系统开发周期短，成本少，而且易于维护、升级。但其缺点就是算法复杂麻烦，对于一些现场要求较高的场合难以满足要求。(2) 基于专用芯片的视频处理器组成的系统这种设计系统主要是用一些专用视频图像处理芯片，这里专用的视频图像处
25、理芯片主要指数字信号处理器DSP，来完成对视频压缩编码。DSP结合外部专用图像编码芯片构成视频编解码系统。这种系统的优点是在特定场合，开发商已经将算法设计好，用户在使用时只要在使用时只要选择输入数据，使用很方便。当然他的缺点也就显现出来了，由于厂家已经将算法固定在芯片内，用户无法根据场合自己或一些特定场合灵活设计。(3) 基于高速DSP视频采集系统基于以上两种视频采集系统方案的优缺点，高速的DSP视频采集系统有一定的硬件后，同时又结合软件，可以进行软件升级，有较好的前景。本文是基于高速DSP视频采集芯片的视频监控系统硬件设计。2.2 TMS320DM642的介绍2.2.1 DSP与 TMS32
26、0DM642的性能特点随着技术的高速发展，数字信号处理器(DSP)的应用范围越来越广，普及率越来越高。DSP芯片主要分为以下两大类：(1) 专用DSP芯片。这类芯片被设计和加工成独立的电路模块，只能完成功能单一的任务。应用场合也比较特殊，常用于高速信号处理环境中。(2) 通用可编程数字信号处理器。这类芯片通过嵌入内部的程序来调用自身的硬件资源，使用起来时更加的灵活，应用领域相应也更加广泛。DSP的生产厂家有很多，TI公司是DSP芯片主要生产厂家之一。TMS320DM642是TI公司于2003年左右推出的一款32位定点DSP芯片，主要面向数字媒体。TMS320DM642内核和片上资源如图2-1所
27、示。工作频率由内部倍频器设置，可达500MHz，600MHz,或720MHz，相应时钟周期为2ns,1.67ns,1.39ns.每秒可执行指令数4000MIPS，4800MIPS，和5760MIPS。DM642采用TI公司第二代增强型超长指令集，其EMIFA接口数据总线宽度为64位，最高数据存取频率133MHz，可直接与大容量、低成本的SDRAM芯片无缝连接。DM642片上带有3个双通道（A、B两通道）数字视频口，可同时处理多路视频流，片上带有多通道串口音频接口，可同时处理四路立体输入/输出音频信号。DM642拥有I2C接口，可以与外部I2C设备通信，多用于配置外部I2C总线设备的寄存器。DM
28、642的网口（EMA接口）、PCI接口和HPI口共享引脚。TMS320DM642的片上存储空间分为L1存储区和L2存储区两部分，L1存储区又分为程序存储空间和数据存储空间，程序存储空间和数据存储空间的容量均为16K8位，L2存储区为单一的RAM，其容量为256K8位，L2的存储区管理外部扩展的数据存储器和程序存储器。DM642的片上资源归纳为1:(1) 3个可编程视频端口（VP0VP2），这些视频能够与通用视频编、解码芯片无缝连接，支持多种视频分辨率及视频标准，如BT.656数据格式、原始视频数据格式（raw video data）和TSI数据格式。(2) 1个10/100M以太网接口（EMA
29、C接口），符合IEEE 802.3标准。(3) 1个多通道串行音频接口（McASP）,支持I2S、DIT、S/PDIF、IEC60958-1、AES-3、CP-430等音频数据格式。(4) 2个多通道串行接口（McBSP），这两个串行接口采用RS232电平驱动。(5) 1个VCXO内插控制单元（VIC）,支持音视/频同步。(6) 1个32位、66MHz、3.3V主/从PCI接口，遵循PCI2.2标准。(7) 1个用户可以配置的16/32位主机接口(HPI)。(8) 1个16位通用输入输出端口（GPIO）。(9) 1个64位外部存储器接口（EMIFA），该接口能够与异步存储器（SRAM、E2PR
30、OM）及同步存储器（SDRAM、SBSRAM、ZBT SRAM、FIFO）无缝连接，外部存储器最大可寻址空间为1024MB。(10) 1个具有64路独立通道的增强型EDMA控制器。(11) 1个数据管理输入/输出模块（MDIO）。(12) 1个I2C总线模块。(13) 3个32位通用定时器。(14) 1个符合IEEE 1149.1标准的JTAG接口。图2-1 TMS320DM642内核和片上资源2.2.2 DM642内核和两级缓存机制TMS320DM642处理器采用VelociTI指令结构1，优化DM642芯片的性能。DM642 内核包括两个通用寄存器组A和B， A(B)分别包括32个通用寄存
31、器A0A31(B0B31),寄存器宽度为32位。通用寄存器A和B支持C62x VelociTI结构的16位、32位和40位定点型数据格式，也支持C64x的8位和64位定点型数据格式。DM642的片上存储器为L1和L2两部分，L1存储区包括程序存储空间和数据存储空间，程序存储空间和数据存储空间的容量均为16K8位，L2存储区为单一的RAM，其容量为256K8位，L2的存储区管理外部扩展的数据存储器和程序存储器。CPU请求数据的过程见图2-2。 图2-2 CPU在L1，L2两层缓存机制读取数的过程2.2.3 EMIFA接口 TMS320DM642通过EMIFA接口访问外部存储器空间和I/O空间，外
32、扩的存储器可以是RAM,也可以是SDRAM,SBSRAM，ZBT SRAM,FIFO和FLASH。EMIFA接口除数据总线和地址总线外，还包括3种类型的功能引脚：EMIFA空间管理引脚，EMIFA总线状态指示引脚和EMIFA存储器控制引脚。TMS320DM642的数据总线宽度为64位，划分为4个存储空间CE0CE3,每个存储空间的大小为256MB。DM642通过EMIFA接口扩展外部存储器时，使用CE0CE3信号作为空间片选信号，可以把外扩的存储器映射在不同的空间中，空间片选信号低电平有效，EMIFA接口的数据宽度也支持8位、6位和32位的数据。2.2.4 视频接口TMS320DM642处理器
33、集成了3个功能丰富的视频接口VP0VP2,每个视频口包括20路数据信号VPxD19:0,2路时钟信号VPxclk1:0(输入引脚)，3路控制信号，VPxCTL2:0, 每个视频口划分为A、B两个通道，每个通道既可以配置为视频输入口也可以配置为视频输出口，不过A、B两个通道在使用过程中必须设置为相同的类型的输入或输出。3个视频引脚之间的复用关系如下表：表2-1 视频口的功能分配视频口名称通道第1功能第2功能VP0A视频口McBSP0B视频口McASPVP1A视频口McBSP0B视频口McASPVP2A视频口单独使用B视频口单独使用2.2.5 PCI接口DM642的PCI接口具有32位地址/数据复
34、用的总线，最高频率可达66MHz，可以设置主模式和从模式，将DM642与PC进行连接。功能如下：(1) PCI接口通过EDMA内部硬件地址发生器与DM642连接，这种结构允许PCI工作于主模式或者从模式。(2) 配置寄存器部分内容支持从外部E2PROM加载，支持4wrie串行E2PROM接口。(3) PCI复位时E2PROM接口直接由PCI接口管理，无须DSP干预，复位后DSP软件可以控制E2PROM。(4) 突发主/从模式访问DSP整个片内RAM、集成外设以及片外存储器(通过EMIF)。2.2.6 HPI接口主机接口（HPI）为32位宽度的并行端口，通过主机接口，主机处理器可以直接访问CPU
35、的存储空间，在DSP与主机传送数据时，HPI能自动地将外部接口传来连续的8位数组合成16位数后传送给主机。此外，HPI能够作为从端口，使得主设备通过它访问DSP。通过HPI，主控制器能够访问DSP的整个内存空间。HPI主机主要有以下几部分组成：(1) HPI地址寄存器（HPIA）。它只能由主机对其直接访问。该寄存器中存放着当前寻址的HPI存储单元的地址。(2) HPI存储器（DARAM）。RAM主要用于DSP与主机之间传送数据，也可以用作通用的双导址数据RAM或程序RAM。 (3) HPI控制逻辑。用于处理HPI与主机之间的接口信号。(4) HPI控制寄存器（HPIC）。DSP和主机都能对它直
36、接访问。 (5) HPI数据锁存器（HPID）。它也只能由主机对其直接访问。如果当前进行读操作，则HPID中存放的是要从HPI存储器中读出的数据；如果当前进行写操作，则HPID中存放的是将要写到HPI存储器的数据。 2.2.7 EMAC接口EMAC接口主要用于和网络器件之间的连接，需要外扩相关的网络电路，控制网络芯片与DM642之间的数据包交换。DM642的EMAC接口符合IEEE 802.3协议，支持传媒无关接口（MII）。具有8个独立的发送与接收通道，支持同步10/100Mbit的数据操作和广播、多帧传输格式。2.2.8 GPIO接口GPIO接口包括16个输入/输出引脚，输入/输出（输入/
37、输出/高阻）可以通过编程设置，GPIO接口部分输入/输出引脚与其他接口引脚复用此外，GPIO外设能够在不同中断/事件生成模式下产生CPU中断及EDMA事件。2.3 系统结构本论文主要是围绕以TMS320DM642为核心的嵌入式通用视频监控系统，系统具备多个扩展接口，实现根据实际情况灵活选用接口，能够实现多端口视频实时采集，支持复杂的视频压缩算法，对监控对象实施全时间的信息采集、回放、存储。整个系统框图如图2-3。在图中我们可以看到：(1) SDRAM、FLASH、UART、ATA通过EMIF总线连接。(2) PCI、HPI、EMAC通过PCI总线连接。(3) 控制通道通过I2C总线连接。(4)
38、 摄像头采用CMOS器件。(5) JTAG电路、时钟电路和电源复位电路都是通过DM642内部的专用接口连接。图2-3 视频监控系统的结构框图系统的整个工作流程描述如下：DM642的3个可编程视频端口都配置为2通道，其中VP0和VP1的A通道都用于视频端口，VP2的A、B通道都用于视频端口，因此允许最多同时采集4路模拟视频信号。系统上电或复位后，从FLASH加载程序，对芯片完成初始化操作，并对外围芯片进行配置，然后就可以进行图像采集了。DM642通过I2C总线对系统的其他芯片进行控制。DM642的4个视频接口与视频解码芯片TVP5150AM1连接，从外设的CMOS摄像头采集到的模拟信号经过TVP
39、5150AM1芯片A/D转换后成为BT.656格式的数字信号，输出地数字信号经过视频端口的内部FIFO缓冲后,由DM642的视频输入端口，经过基于DM642的软件编码器编码压缩处理，生成数字视频码流数据有4种去向：第一种：通过视频编码器（本设计采用SAA7105编码器）经数据数模转换后输出PAL制式信号，送入本地进行视频实时显示。第二种：4路解码器芯片输出的视频数据经过DSP内部软件编码器编码压缩，通过PCI接口送到本地主机保存或者进一步处理。第三种：通过扩展的ATA接口将数据传送到IDE硬盘进行本地存储。第四种：经过DSP打包之后，经过以太网接口将数据送入远程服务器保存。视频模拟信号通过音频
40、编解码器进行数字化后，送入DM642进行处理或保存，需要回放时，由DM642将数字音频数据发送回音频编解码芯片，再进行模拟化，然后输出视频。3 最小系统设计3.1 电源模块 电源模块的设计在整个系统中占有非常至关重要的地位。在设计中。我们需要一个稳定，低噪音的电源供电，才能保证一个稳定的系统，保证系统功能正常实现。否则，将无法达到预计设计效果。在进行电源模块设计时，要求从以下两个方面考虑：1、DSP芯片的供电需求。2、外围芯片的供电需求。本设计电源模块主要有：供电电路和电源监测电路。3.1.1 供电电路整个电路板是采用+5的电压供电，供电来源有外部引入，也可以由PCI槽引入。DM642芯片需要
41、2个独立的电压12：CPU内核电压Cvdd,电压大小为 +1.4V；外围I/O电压Dvdd,电压大小为+3.3V.这两个电压在供电时需要有严格的顺序。CPU供电一定要早于I/O供电。最晚也要一起上电。这是因为Cvdd先上电，对内部芯片不会造成伤害，这样仅仅是外围I/O不可以传输数据而已，而不会对芯片造成伤害。相反，如果外围I/O上电比CPU早，那么芯片缓冲区和驱动部分的三极管将处在一个未知的状态，这样对芯片的危害是很大的。因此，在关闭电源时，要先关闭I/O电源，再关闭CPU电源。但是当实际系统中，如果只能给外围I/O先供电，那么只要保证在上电过程中，I/O电源不会超过内核电源2V，而且整个上电
42、过程需要在25ms内完成。图3-1 电源设计模块供电电路和监测电路在设计中，采用2片TI公司专为高性能芯片设计的TPS54310芯片。芯片的输入采用3引脚，输出采用5引脚，这样很有利于调高电压和电流的通过率，并且易于芯片散热。电源设计如图3-1所示。为了解决电源上电顺序的问题，将TPS54310(1)的PWRGD引脚和TPS54310(2)的SS/EN引脚相连，只有当TPS54310(1)的稳定输出电压高于1.4V时，TPS54310(1)的PWRGD引脚才输出高电平送到(2)的SS/EN引脚，当这个值高于1.2V时，芯片(2)才开始工作。这样就保证了内核上电一定早于外围I/O上电。3.1.2
43、 电源监测电路为了保证芯片在没有接收到稳定的电源时，不会产生失控状态，需要在系统中加入一个电源检测电路，这样系统的芯片在任意的时刻都可以通过复位来调整工作状态。这样，在Cvdd和Dvdd达到要求的电平以前，DSP一直保持复位状态。TI公司的TPS3823-33芯片，其复位时间长达200ms,能满足系统中芯片的复位要求。同时，这个芯片内部有看门狗电路，WDI引脚用来接收CPU的信号，随时监控程序运行，防止跑飞。3.2 系统时钟电路TMS320DM642处理器及外围电路往往需要不同频率的时钟，为了提供这些时钟，一种方法是采用标准晶振，但是标准晶振很难满足特殊频率的要求，如编表3-1 CY22381
44、的引脚配置配置内容CY22381(l)CY22381(2)CLKA(MHz)25.000030.7222CLKB(MHz)50.00003.5777CCCLKC(MHz)133.000014.3181888REF(MHz)10.000010.0000PLLI(MHz)399.0000315.0000PLLZ(MHz)400.0000267.75PLL3(MHz)OFF307.2000PLLIdivide322PLLZdivide875PLL3divide1610码芯片TVP5150需要的14.318Hz时钟晶振就很难提供；另一种方法就是采用可编程时钟芯片，时钟芯片能够提供多路时钟，可以通过编程
45、自由设置时钟频率，以CY22381系列芯片代表，CY22381的工作电压为+3.3V，内部带有FLASH存储器，3路时钟输出。本设计选用2个CY22381系列的CY22381FC芯片，其输入频率范围为830MHz，最高输出频率可达200MHz。CY22381的配置表3-1所示。3.3 JTAG接口电路JTAG14接口有两方面的功能，一方面实现在线仿真。另一方面实现把程序烧录到DM642的FLASH存储器中。JATG是基于EIEE1149.1标准的一种边界扫描测试方式。图中JTAG为14针插座，它与仿真器接头连接，JTAG插座的Pin4,Pin8,Pin10和Pin12引脚接地，Pin5引脚接+
46、3.3V电源，TMS、TDO、TDI和TCK引脚加1K的上拉电阻，DM642包括两种复位信号，一种来自RESET（低电平有效）引脚，用于内核寄存器的复位；另一种来自仿真接口TRST(低电平有效)引脚，用于仿真逻辑的复位。图3-2 JTAG接口电路DM642的JTAG ID的寄存器（地址 0x01 B3 F008）定义了设备的ID,DM642芯片设备的ID为0x0007 902F，JTAG ID寄存器是一个只读属性的寄存器。其电路图如图3-2所示。3.4 内存扩展接口EMIF3.4.1 接口概述TMS320DM642的数据总线10宽度为64位，划分为4个存储空间，每个空间的大小为256MB，4个空间地址分配如下：CE0空间 0x8000 00000x8FFF FFFFCE1空间 0x9000 00000x9FFF FFFFCE2空间 0xA000 00000xAFFF FFFFCE3空间 0xB000 00000xBFFF FFFFDM642通过EMIF接口扩展外部存储器时，使用CE0