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CPLD在DSP系統中的應用設計
摘要：以Altera公司MAX700舊系列為代表，介紹了CPLD在DSP系統中的應用實例。該方案具有一定的普遍適用性。DSP的速度較快，要求譯碼的速度也必須較快。利用小規模邏輯器件譯碼的方式已不能滿足DSP系統的要求。同時，DSP系統中經常需要外部快速部件的配合，這些部件往往是專門的電路，可由可編程器件實現。CPLD的時序嚴格、速度較快、可編程性好，非常適合于實現譯碼和專門電路。本文以MAX7000系列為例，具體介紹其在以TI公司的TMS320C6202為平臺的網絡攝像機系統中的應用。
1 CPLD在DSP系統中的功能介紹
1．1 DSP系統簡介
本文所論述的編碼器系統是基于DSP的MPEG-4壓縮編碼器的，主要由前端視頻采集、數據預處理以及MPEG-4視頻壓縮編碼三部分組成。基于DSP的MPEG-4編解碼器由于其所選用的DSP運算能力強、編程靈活，且實現不同的圖像編碼算法時只需對DSP內部的程序進行改寫便可實現諸如MPEG、H．263等多種圖像編碼，因而具有良好的應用情景。CPLD芯片對整個編碼器起著邏輯控制作用，系統結構如圖1所示。
1．2 CPLD在系統中的功能要求
1．2．1 產生復位信號
系統上電時，CPLD產生復位信號，使整個系統中的FPGA和DSP模塊復位，進入初始狀態；系統上電后，數據采集模塊自動啟動。
系統內共使用三種電源：5V、3．3V、1．8V。其中，5V電源由供電電源接人，3．3V、1．8V電源由TPS56300(TI產品)提供。采用TPS3307(TI產品)為系統提供電源管理，該芯片可同時管理三種電源。當監測到電源電壓低于一定值時，產生復位信號。TPS3307在其自身電源電壓大于1V的情況下即可以輸出復位信號。?
當系統出現錯誤時，可以采用手工方式復位。
復位信號產生原理圖如圖2所示。其中，RST#為整個系統的復位信號，由MAX7000輸出。PBSW_RST#為手動復位信號，由按鍵接人MAX7000，經MAX7000去抖動后輸出給TPS3307。SVS_RST#為電源管理芯片TPS3307產生的復位信號(包括手動復位和電源監控功能)。
1．2．2 BOOT模式的實現
系統復位后，DSP需要進行BOOT自舉。在復位信號為低期間，BOOTMODE［4：0］管腳上的設置值被鎖存，決定芯片的存儲器映射方式以及自舉模式。但TMS320C6202沒有專門的管腳作為BOOTMODE［4：0］輸入管腳，而是將擴展總線的XD［4：0］映射為BOOTMODE［4：0］，利用上拉／下拉電阻在復位時進行芯片啟動模式設置。總線上的其它位也在復位期間被鎖定，決定系統相應的設定值。而擴展總線XD在HPI口讀寫時要用到，所以使用MAX7000進行隔離。系統處在復位階段，則通過MAX7000使得DSP的相應管腳的值等于設定值，復位結束后，MAX7000相應管腳為高阻態，使得XD可以作為正常的總線使用。
DSP自舉有特定的時間要求。在復位結束后，XD的配置管腳必須保持一段時間，TMS320C6202要求時間為5個時鐘周期，例如在200MHz時鐘情況下必須保持25ns。
1．2．3 HPI口接口邏輯實現
MPEG-4壓縮編碼器壓縮后的數據，通過網絡傳輸控制模塊傳輸到網絡上去，從而實現網絡實時圖像傳輸。而DSP與網絡傳輸模塊(MCF5272)通過HPI口連接。其接口邏輯由CPLD完成。硬件連線圖如圖3所示。
根據系統的邏輯要求以及實際的仿真結果，CPLD選用EPM7128SLC84。該芯片共有2500門，128個宏單元，最多100個用戶自定義管腳。
2 CPLD邏輯控制的具體實現
2．1 復位信號的實現
復位信號邏輯產生較簡單，需要處理的是按鍵的去抖動。由于按鍵是機械觸點，當機械觸點斷開、閉合時會有抖動，為使每一次按鍵只作一次響應，就必須考慮去除抖動。在通過按鍵獲得復位信號為低的信息時，不是立即認定按鍵已被按下，而是延時一段時間后再次檢測復位信號。如果仍為低，說明按鍵的確按下了，這實際上是避開了按鍵按下時的抖動時間。同樣，在檢測到按鍵釋放后，再延時幾個毫秒，消除后沿的抖動，然后再對鍵值處理。由于抖動現象主要出現在按鍵按下后，采用延時方法可有效地減少按鍵的抖動現象。
2．2 BOOT模式的實現
為了滿足在復位有效期間對相應管腳進行配置，在復位無效時，使管腳進入高阻態。以其中一個管腳為例，采用Verilog語言，用如下語句實現該功能：
assign hd0=(tp4)?rst_hd0：1′bz；
／／復位有效期間，tp4為1，hd=rst_hdo，即為設定值；復位無效時，tp4=0，hd為高阻態。
圖4
因為DSP自舉有特定的時間要求，在復位信號結束后，配置管腳的值必須至少保持25ns。通過對復位信號作一定的延時，可以滿足要求。采用CPLD將信號作一定的延時，并不能簡單地在信號后串接一些非門或其它門電路，因為開發軟件在綜合設計時會將這些門作
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