TMS320C6713是TI公司在TMS320C6711的基礎(chǔ)上推出的C6000系列新一代浮點(diǎn)DSP芯片，它是目前為止C6000系列DSP芯片中性能的一種。TMS320C6713可在255MHz的時(shí)鐘頻率下實(shí)現(xiàn)1800MIPS/1350MFLOPS的定點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算，因而可極大地滿足通信、雷達(dá)、數(shù)字電視等高科技領(lǐng)域?qū)π盘?hào)處理實(shí)時(shí)性的要求。同時(shí)其主機(jī)口（HPI）可靈活地和PCI總線控制器相連接?？赏ㄟ^(guò)PCI總線控制器直接訪問(wèn)TMS320C6713的存儲(chǔ)空間和外圍設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與TMS320C6713之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。

　　TMS320C6713是美國(guó)德州儀器公司（TI）繼TMS320C62X系列定點(diǎn)DSP芯片后開發(fā)的一種32 bit新型浮點(diǎn)DSP芯片，該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在TMS320C62X基礎(chǔ)上改進(jìn)，具有如下革命性的特點(diǎn)：

　　（1）處理速度快，工作主頻可達(dá)到300 MHz,峰值運(yùn)算能力為2 400 MIPS/1 800 MFLOPS;

　　（2）硬件支持IEEE格式的32 bit單與64 bit雙浮點(diǎn)操作；

　?。?）集成了32×32 bit的乘法器，其結(jié)果可為32 bit或64 bit;

　?。?）TMS320C62X指令無(wú)需任何改變即可在TMS320C6713上運(yùn)行。

　　1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　本模塊的DSP芯片選用TI公司的浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6713.TMS320C6713內(nèi)有8個(gè)并行的處理單元，分為相同的兩組。其體系結(jié)構(gòu)采用超長(zhǎng)指令字（VeloeiTM Advanced Very Long Instruction Word,VLIW）結(jié)構(gòu)，單指令長(zhǎng)32 b,8個(gè)指令組成一個(gè)指令包，總共字長(zhǎng)為8×32=256 b.芯片內(nèi)部設(shè)置了專門的指令分配模塊，可以將每個(gè)256 b的指令包同時(shí)分配到8個(gè)處理單元，并由8個(gè)單元同時(shí)運(yùn)行。芯片的時(shí)鐘頻率達(dá)225 MHz,其處理能力可以達(dá)到1 800 MIPS.TMS320C6713的以上特點(diǎn)，保證了后端信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性，能滿足本系統(tǒng)的性能要求。

　　TMS320C6713是一種支持浮點(diǎn)運(yùn)算的DSP芯片，是德州儀器公司設(shè)計(jì)的用于高端處理的長(zhǎng)指令、多功能的DSP芯片。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能模塊如圖1所示，它主要包括中央處理器CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器和片內(nèi)集成外設(shè)3部分。

　　1.1 CPU內(nèi)核的功能單元

　　TMS320C6713的CPU是采用VelociTI體系結(jié)構(gòu)的DSP芯片。VelociTI是高性能、先進(jìn)的VLIW結(jié)構(gòu)，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(zhí)行的各種操作是由VLIW的長(zhǎng)指令分配模塊進(jìn)行同步協(xié)調(diào)的，這種結(jié)構(gòu)使其成為多通道、多功能以及高性能應(yīng)用的器件。CPU內(nèi)核作為DSP芯片的運(yùn)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(shù)據(jù)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(yùn)算單元（。L）②分支、位操作和算術(shù)運(yùn)算單元（。S）③乘法操作單元（。M）④裝載/存儲(chǔ)和算術(shù)單元（。D）；（3）控制寄存器；（4）控制邏輯；⑸測(cè)試、在線仿真接口和中斷控制。

　　1.2 片內(nèi)存儲(chǔ)器

　　TMS320C6713的芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器采用兩級(jí)高速緩存結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括：4 KB的級(jí)高速程序緩存（L1P）、4 KB級(jí)高速數(shù)據(jù)緩存（L1D）、和第二級(jí)總共256 KB片內(nèi)存儲(chǔ)容量（64 KB的L2統(tǒng)一緩存/映射RAM和192 KB的附加L2 RAM）。

　　無(wú)論是TMS320C6713還是TMS320C6713B都應(yīng)用了雙層的Cache結(jié)構(gòu)，對(duì)外具有強(qiáng)有力的驅(qū)動(dòng)能力。層為4  KB的程序緩沖區(qū)和可雙向?qū)ぶ返臄?shù)據(jù)緩沖區(qū)，第二層有256  KB的程序和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，其中64  KB為存儲(chǔ)區(qū)，剩下為SRAM區(qū)，這種獨(dú)特的二級(jí)緩存結(jié)構(gòu)大大提高了CPU的工作效率。

　　1.3 片內(nèi)集成外設(shè)

　　TMS320C6713的芯片內(nèi)部集成了許多外圍設(shè)備接口，可以方便地連接片外存儲(chǔ)器、主機(jī)、串行設(shè)備等外設(shè)。所有外部接口都是由一些信號(hào)線和控制寄存器組成，開發(fā)人員對(duì)接口設(shè)計(jì)的主要工作就是完成接口連線和寫控制寄存器兩項(xiàng)工作，使得擴(kuò)展外設(shè)變得更加容易。

　　C6713片內(nèi)集成的一個(gè)32 bit的外部存儲(chǔ)器接口EMIF（External Memory Interface），可以外擴(kuò)8 bit、16 bit、32 bit并行存儲(chǔ)器。內(nèi)部的16個(gè)獨(dú)立的擴(kuò)展直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)通道EDMA（Enhanced Direct-Memory-Access）大大提高了存儲(chǔ)器訪問(wèn)的效率，EDMA面向?qū)崟r(shí)信號(hào)處理，可以在CPU后臺(tái)高效完成存儲(chǔ)空間中數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移，具有高效的傳輸速率，C621x和671x的數(shù)據(jù)傳輸率可高達(dá)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(jī)接口HPI（Host-Port Interface）；還包括程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　硬件系統(tǒng)：由電源，主板和CPU組成。在這個(gè)系統(tǒng)中，沒(méi)有任何信號(hào)線的連接，只有電源到主板的電源連接。在判斷的過(guò)程中通過(guò)聲音來(lái)判斷這一組成部分是否可正常工作；軟件系統(tǒng)：由電源，主板，CPU.內(nèi)存，顯示卡/顯示器。鍵盤和硬盤組成。這個(gè)系統(tǒng)主要用來(lái)判斷系統(tǒng)是否可完成正常的啟動(dòng)與運(yùn)行

　　TMS320C6713（主頻225 MHz）是C67X系列中一款典型且應(yīng)用廣泛的DSP芯片，其硬件系統(tǒng)所要完成的主要功能包括：進(jìn)行基本信號(hào)采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)；音頻信號(hào)的采集、處理及輸入、輸出；與主機(jī)間的通信及數(shù)據(jù)、程序傳輸，同時(shí)配備了外部擴(kuò)展接口，方便對(duì)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)更廣泛的嵌入式應(yīng)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(shù)據(jù)處理模塊、電源轉(zhuǎn)換供電模塊。

　　2.1音頻處理模塊

　　在音頻處理模塊中，本系統(tǒng)采用TI公司生產(chǎn)的音頻處理芯片TLV320AIC34,它是一款高性能的立體聲音頻編解碼器，并同時(shí)集成了高度的模擬功能，再配以相關(guān)的輔助電路完成音頻信號(hào)的初始處理，它具有麥克風(fēng)輸入、音頻線輸入2種輸入方式及音頻線輸出、揚(yáng)聲器輸出2種輸出方式。音頻處理芯片TLV320AIC34采集的音頻信號(hào)經(jīng)DSP芯片或其自身進(jìn)行一定的調(diào)制處理后傳到計(jì)算機(jī)主機(jī)或直接由TLV320AIC34將DSP芯片處理過(guò)的信號(hào)傳送出去。

　　2.2 數(shù)據(jù)處理模塊

　　在數(shù)據(jù)處理模塊中，系統(tǒng)中的DSP芯片、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3塊芯片是整個(gè)模塊電路的。該模塊的功能是使用DSP芯片的EMIF（外部存儲(chǔ)器接口），完成與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SDRAM）數(shù)據(jù)傳輸和程序存儲(chǔ)器（FLASHROM）程序讀寫任務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算處理及存儲(chǔ)；具有硬件中斷和復(fù)位功能；并通過(guò)JTAG接口電路與硬件仿真器相連接后再接到計(jì)算機(jī)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信；使用McBSP（多路緩沖串行口）完成串行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻處理模塊的控制和數(shù)據(jù)交換功能。同時(shí)還對(duì)DSP芯片未使用的引腳進(jìn)行處理，將全部引出為日后功能的擴(kuò)展提供基礎(chǔ)。

　　2.3 電源供電模塊

　　在電源供電模塊中，為實(shí)現(xiàn)硬件之間的良好匹配，本系統(tǒng)采用TI公司的2塊電源芯片TPS54350.它的輸入電壓為5 V,分別為音頻處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊提供3.3 V電源電壓并為數(shù)據(jù)處理模塊提供1.26 V芯片內(nèi)核電壓，同時(shí)具備掉電復(fù)位和電源電壓無(wú)法達(dá)到額定值時(shí)的自動(dòng)復(fù)位功能。

　　3 TMS320C6713的硬件系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　PCB（PrintedCircuitBoard），中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為"印刷"電路板。在印制電路板出現(xiàn)之前，電子元器件之間的互連都是依靠電線直接連接實(shí)現(xiàn)的。而現(xiàn)在，電路面板只是作為有效的實(shí)驗(yàn)工具而存在；印刷電路板在電子工業(yè)中已經(jīng)占據(jù)了統(tǒng)治的地位。

　　3.1音頻處理模塊PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　音頻處理模塊主要完成音頻信號(hào)的采集處理，TLV320AIC34音頻處理芯片將采集到的信號(hào)作初步處理，也可以將信號(hào)傳送給DSP芯片由其作進(jìn)一步的處理。元件布局走線時(shí)應(yīng)注意：

　?。?）4個(gè)模擬信號(hào)的插頭布置在電路板的邊緣，對(duì)于每個(gè)通道傳送過(guò)程中的電阻、電容要適當(dāng)置在對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳輸通道上。處理之后的信號(hào)在拉入音頻芯片相應(yīng)引腳時(shí)，走線距離不能太遠(yuǎn)，以免受到不必要的干擾。

　?。?）采用兩層電路板走線，具體為在表層走模擬和數(shù)字信號(hào)，底層主要是用來(lái)進(jìn)行大面積鋪地，起信號(hào)屏蔽作用。將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)完全分開，分成兩個(gè)不同的區(qū)域，避免相互干擾。

　　3.2 數(shù)據(jù)處理模塊PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　作為以DSP芯片為的高頻數(shù)據(jù)處理模塊，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)更要謹(jǐn)慎，需要注意以下幾點(diǎn)：

　?。?）考慮到信號(hào)走線的順利通暢，盡可能不受干擾，故在設(shè)計(jì)電路板層的布局時(shí)要分層，為此設(shè)置2個(gè)電源層DSPIO_3.3 V、DSP_CVDD和一個(gè)接地層GND,另外設(shè)置3個(gè)信號(hào)層并保證其都盡可能靠近接地層，從而使信號(hào)的傳輸質(zhì)量效果。

　?。?）在元件布局時(shí)，應(yīng)盡量保證DSP芯片和存儲(chǔ)器之間的距離盡可能近些，這樣可以減少制板費(fèi)并避免走線過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致信號(hào)線受到寄生電感的干擾而使信號(hào)的質(zhì)量下降甚至完全失效。所以采用的排阻也要盡可能接近存儲(chǔ)器，以保證信號(hào)可靠穩(wěn)定。

　?。?）對(duì)于JTAG模塊，它包含標(biāo)準(zhǔn)的14腳插座以及未使用的EMU2-EMU5引腳，仿真及邊界掃描工作模式的設(shè)定，將這3個(gè)部分全部以標(biāo)準(zhǔn)插座的形式引出，并盡可能放置在電路板的一側(cè)靠近邊緣的地方。

　?。?）在走線過(guò)程中，盡可能保持信號(hào)線的長(zhǎng)度近似相等，這樣才會(huì)盡可能地保證信號(hào)傳送的同步性，避免出現(xiàn)延時(shí)現(xiàn)象。走線應(yīng)盡可能向一個(gè)方向，盡量避免出現(xiàn)經(jīng)常性的折返，以防止傳輸信號(hào)的質(zhì)量受到影響。其次是未用引腳的引出應(yīng)依據(jù)其功能將其分為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的2×20的插座。

　　3.3 電源轉(zhuǎn)換供電模塊PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　電源轉(zhuǎn)換供電模塊主要提供DSPIO_3.3 V和DSP_CVDD 2種電壓，設(shè)計(jì)時(shí)采用2層電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換供電模塊的功能。具體是表層為電源、信號(hào)層走線，所有的信號(hào)布線盡可能安排在表層，在底層走少量信號(hào)線。底層主要是作為接地層，并做大面積鋪地處理，同時(shí)表層要求接地的部分就近大量打孔，將接地信號(hào)直接就近連接底層作接地處理。依據(jù)其工作原理，將5 V電壓分為兩路通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換，走線時(shí)注意電源線和通道的走線寬度以達(dá)到承受電流要求，同時(shí)也注意電磁噪聲信號(hào)的干擾。

　　TMS320C6713是美國(guó)德州儀器公司開發(fā)的新型浮點(diǎn)DSP芯片，具有非常高的運(yùn)行速度、集成度和良好的擴(kuò)展性。由于其出色的運(yùn)算能力、高效的指令集、智能外設(shè)、大容量的片內(nèi)存儲(chǔ)器和大范圍的尋址能力，適合于對(duì)運(yùn)算能力和存儲(chǔ)量有高要求的應(yīng)用場(chǎng)合。特別是在音頻產(chǎn)品、混頻器、音頻合成器、儀器/放大器建模、音頻會(huì)議和廣播、生物辨識(shí)、醫(yī)療、工業(yè)、數(shù)字成像、語(yǔ)音識(shí)別和分組等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。