一種高性能浮點(diǎn)DSP芯片TMS320C6713及其最小系統的設計

1.1 CPU內核的功能單元
TMS320C6713的CPU是最新采用VelociTI體系結構的DSP芯片。VelociTI是高性能、先進(jìn)的VLIW結構，多個(gè)功能單元并行工作，共享公用的大型寄存器組，同時(shí)執行的各種操作是由VLIW的長(cháng)指令分配模塊進(jìn)行同步協(xié)調的，這種結構使其成為多通道、多功能以及高性能應用的首選器件。CPU內核作為DSP芯片的運算和控制中心，包括以下幾部分：(1)程序取指令單元、指令分配單元、指令譯碼單元;(2)2個(gè)數據通道A、B,每個(gè)通道中包括一個(gè)由16個(gè)32 bit寄存器組成的寄存器組和4個(gè)功能單元：①算術(shù)和邏輯運算單元(.L)②分支、位操作和算術(shù)運算單元(.S)③乘法操作單元（.M）④裝載/存儲和算術(shù)單元（.D）;(3)控制寄存器;(4)控制邏輯;⑸測試、在線(xiàn)仿真接口和中斷控制。
1.2 片內存儲器
TMS320C6713的芯片內部存儲器采用兩級高速緩存結構，如圖1所示，包括：4 KB的第一級高速程序緩存（L1P）、4 KB第一級高速數據緩存(L1D)、和第二級總共256 KB片內存儲容量(64 KB的L2統一緩存/映射RAM和192 KB的附加L2 RAM)。
無(wú)論是TMS320C6713還是TMS320C6713B都應用了雙層的Cache結構，對外具有強有力的驅動(dòng)能力。第一層為4 KB的程序緩沖區和可雙向尋址的數據緩沖區，第二層有256 KB的程序和數據緩沖區，其中64 KB為存儲區，剩下為SRAM區，這種獨特的二級緩存結構大大提高了CPU的工作效率。
1.3 片內集成外設
TMS320C6713的芯片內部集成了許多外圍設備接口，可以方便地連接片外存儲器、主機、串行設備等外設。所有外部接口都是由一些信號線(xiàn)和控制寄存器組成，開(kāi)發(fā)人員對接口設計的主要工作就是完成接口連線(xiàn)和寫(xiě)控制寄存器兩項工作,使得擴展外設變得更加容易。
　C6713片內集成的一個(gè)32 bit的外部存儲器接口EMIF(External Memory Interface)，可以外擴8 bit、16 bit、32 bit并行存儲器。內部的16個(gè)獨立的擴展直接存儲器訪(fǎng)問(wèn)通道EDMA(Enhanced Direct-Memory-Access)大大提高了存儲器訪(fǎng)問(wèn)的效率,EDMA面向實(shí)時(shí)信號處理,可以在CPU后臺高效完成存儲空間中數據的轉移,具有高效的傳輸速率,C621x和671x的數據傳輸率可高達1 200 MB/s。2個(gè)McASP(multichannel audio serial port)；2個(gè)McBSP(multichannel buffered serial port)，可以模擬幾乎所有形式的串行接口；2個(gè)I2C總線(xiàn)接口；2個(gè)32 bit的通用定時(shí)器；16通道通用I/O口GPIO(general-purpose input/output)；一個(gè)16 bit的主機接口HPI(Host-Port Interface)；還包括程序和數據存儲器控制器、中斷控制器、定時(shí)器、時(shí)鐘發(fā)生器、PLL(鎖相環(huán)控制發(fā)生器)及掉電邏輯等功能單元。
2 TMS320C6713 DSP硬件最小系統設計
　TMS320C6713(主頻225 MHz)是C67X系列中一款典型且應用廣泛的DSP芯片，其硬件最小系統所要完成的主要功能包括：進(jìn)行基本信號采集、數據運算及數據、程序存儲；音頻信號的采集、處理及輸入、輸出；與主機間的通信及數據、程序傳輸，同時(shí)配備了外部擴展接口，方便對系統的功能擴展以實(shí)現更廣泛的嵌入式應用。將以上主要功能分成如圖2所示的功能模塊：音頻處理模塊、數據處理模塊、電源轉換供電模塊。