【WEBENCH教程】TMS320VC5416+CPLD图像数据采集卡电源设计 电路方案

【方案介绍】本图像数据采集卡作为整个控制卡的一部分,可以应用在图像数据采集、语音数据采集等领域。其采用德州仪器TMS320VC5416 DSP作为处理器, Lattice公司的ispMACH系列LC4256V CPLD作为系统间逻辑控制,板载4Mbit NORFLASH及32M NANDFLASH,并带有隔离RS485工业总线,PDIUSBD12 USB器件,可通过USB供电及传输数据。 本图像数据采集卡的系统基本结构如图。通过外置工业CCD摄像头模块,可以将视频信号例如包含有图像信号、行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场消隐信号等模拟数据通过AD芯片转为数字信号。为了实现SRAM 中数据地址的同步,将A/D 转换的数字信号送往CPLD 进行缓冲,然后送SRAM 供DSP 读取:DSP 通过查询和中断方式,监控CPLD 发出的中断信号,一旦接收到CPLD 发出的中断信号,DSP 读取某路的数值并与初始数据比较,根据比较结果继续向CPLD发送控制信号,如果此时的控制信号为采集完成信号,则DSP 在通知CPLD停止采集的同时,延时一段时间后再读取SRAM,然后在内部进行图像数据处理,将处理结果放在NANDFLASH存储器中。 本图像数据采集卡板载4Mbit 的NORFLASH芯片,可以用来存储5416 DSP程序,让系统从NORFLASH上运行。 本图像数据采集卡搭载的DSP数字信号处理器为TMS320VC5416,它主要负责图像处理部分,包括图像预处理、分割、特征提取等环节。图像预处理主要是经过图像增强和图像恢复,降低噪声对图像的影响,提高图像的质量。根据图像区域内部特征或属性进行图像分析,采用边缘检测等技术将图像分割为若干个有意义的区域,获取区域特征描述,进行图像分类或分离、图像识别,本图像数据采集卡统主要应用在对图像质量以及实时性要求不高的场合,优点是开发周期短,价格便宜。 德州仪器TMS320VC5416 DSP是德州仪器定点C5000系列产品中的经典产品,它具有高达120MHZ/160MHZ的主频,8M FLASH存储器,128K RAM。它是基于先进的改进哈佛结构的16 位定点DSP,拥有一条程序总线和三条数据总线。本数据卡采用的是160MHZ型号,采用多层板设计,数据接口皆采用光耦隔离,实现了高速通信的抗干扰设计。 下面描述一下该数据采集卡的电源设计方案: 电源方案框图如下: 由于TMS320VC5416 DSP内核采用1.6V供电,外部采用3.3V供电,而对于LC4256V及NORFLASH、 NANDFLASH、PDIUSBD12和光耦皆用3.3V供电,MAX3487和MAX3486采用5V电源,考虑到5V可以用USBBUS本身提供,所以在设计板卡时,需要额外提供两种电源。经过几天的选型,后来选择了这款德州仪器的TPS767D301双LDO电源芯片,这个芯片是TI专用于DSP系统中需要双电源供电的电源方案。 它的主要特点如下:◆带有可单独供电的双路输出,一路固定输出电压为3.3V,另一路输出电压可以调节,范围为1.5-5.5V; ◆每路输出电流的范围为0-1A; ◆电压差大小与输出电流成正比,且在最大输出电流为1A时,最大电压差仅为350mV; ◆具有超低的典型静态电流(85μA),器件无效状态时,静态电流仅为1μA; ◆每路调整器各有一个开漏复位输出,复位延迟时间为200ms; ◆ 28引脚的TSSOP PowerPAD封装形式可保证良好的功耗特性; ◆工作温度范围为-40°C-125°C,且每路调整器都有温度自动关闭保护功能。 它的各功能引脚如下: 俗话说,好马配好鞍,这个芯片当时采购价格还是蛮高的。下面是电路原理图和实物图片。 板卡电源部分实物: 板卡局部实物图: 在TI WEBENCH工具中,集成了【FPGA/uP】选项工具,选择对应好的控制器件后,可以直接得到一个针对此器件的电源方案,可谓非常省事。下面我们就用这个工具,重新来设计一个针对TMS320VC5416的电源方案。 【TI WEBENCH方案设计】下面是利用TI WEBENCH工具生成TMS320VC5416芯片方案的过程: 步骤一开启设计首先点击工具图标左上角的【FPGA/uP】及红色字体【Up Architect】,这里选择处理器电源为:【TI】如下图: 说明:在这个架构工具中,TI将FPGA和uP集成在一块,DSP属于【Up Architect】。 步骤二选择TMS320VC5416芯片开启设计点击上面的【开启设计】后,系统会载入FLASH界面,并出现一个型号选择界面,这里面全是德州仪器公司的产品,从AM335系列、MSP430系列,DSP系列都有,不过只有其公司产品的部分型号,在里面找到一个【TMS320VC5416PGE160】这一项