來源：單片機及嵌入式系統(tǒng)有源用; 作者：中國礦業(yè)大學(xué) 袁鵬
摘; 要：介紹數(shù)字信號處理器E1—16XS開發(fā)平臺的設(shè)計；詳細說明該處理器和存儲器的連接以及I／0的擴展方法，并配合相關(guān)的電路圖加以說明，使讀者能夠快速了解該處理器平臺的設(shè)計方法。最后針對PCB的布線問題提出一些建議。目前該開發(fā)板運行正?？煽?。
關(guān)鍵詞：DSP E1—16XS Hyperstone 開發(fā)平臺
引 言
嵌入式系統(tǒng)硬件的核心是各種類型的嵌入式處理器，目前全世界嵌入式處理器的品種已經(jīng)超過1000多種，流行體系結(jié)構(gòu)有30多個系列。嵌入式處理器一般可以分為嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP處理器和嵌入式片上系統(tǒng)。
與標準微處理器相比，嵌入式微處理器只保留了和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的功能，并且為了滿足嵌人式應(yīng)用的特殊要求，在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面都做了各種增強。
DSP嵌入式系統(tǒng)是DSP系統(tǒng)嵌人到應(yīng)用電子系統(tǒng)中的一種通用系統(tǒng)。這種系統(tǒng)既具有DSP器件在數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢，又具有應(yīng)用目標所需要的技術(shù)特征。在許多嵌人式應(yīng)用領(lǐng)域，既需要在數(shù)據(jù)處理方面具有獨特優(yōu)勢的DSP，也需要在智能控制方面技高一籌的微處理器(MCU)；因此，將DSP與MCU融合在一起的雙核平臺，將成為DsP技術(shù)發(fā)展的一種新潮流。德國Hyperstone公司是真正把DSP成功嵌入32位微處理器的廠商之一，尤其是它的E1一XS系列更是這方面的佼佼者。
1 E1-16XS微處理器結(jié)構(gòu)概述
Hyperstone RISC／DSP架構(gòu)框圖如圖1所示。

Hy—perstone內(nèi)核是專為RISC和DSP功能的集成而設(shè)計的，但它不是兩個不同內(nèi)核在單個芯片上的簡單組合，而是一個集成的內(nèi)核和指令集。這一全集成的內(nèi)核基于單處理器模式，帶有單指令流。RISC和DSP單元間簡單且高效的通信由1個96路的32位內(nèi)部寄存器實現(xiàn)，在每個時鐘周期內(nèi)可以執(zhí)行3條指令的操作。所以在100 MHz的頻率下可以達到3。O MOPS這樣優(yōu)秀的性能。
Hyperstone E1-16xS是一款O．25μm CMOS工藝的微處理器。它結(jié)合了高性能的RISC微處理器和DSP處理器，利用簡潔高效的指令，使嵌入式DSP處理器的實時性得以充分的發(fā)揮。
該處理器主要具有如下的特點：
①32位RISC／DSP處理器，ALU、DSP單元和LoaoI／Store單元并行處理，內(nèi)部集成硬件乘法器。
②16根數(shù)據(jù)線，22根地址線，4個外部存儲體(Mem—oryr Bank)選擇信號。
③4 GB內(nèi)存地址空間，I／O空間和存儲空間分開尋址，存儲器和DSP連接無需附加邏輯電路。
④片內(nèi)集成16 KB RAM和片上指令高速緩存。⑤具有全面的DRAM和DMA控制器，所有的總線時序可編程。
⑥片上PLL、CPU最高頻率可達180 MHz。
⑦中斷服務(wù)程序可在7個時鐘周期內(nèi)啟動。除內(nèi)部中斷外，還有7個外部中斷可用。
⑧3個可編程I／O引腳除了可配置成輸入輸出外，還可以配置成外部中斷輸入使用。
⑨32位定時器和看門狗定時器；用戶可利用hyRTK內(nèi)核訪問154個獨立的“虛擬”定時器，僅需很少的處理開銷。

2 嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示

電源電路：輸入5 V，經(jīng)過DC-DC變換，分別給微處理器提供2．5 V和3．3 V的電壓。
晶振電路：16 MHz有源晶體振蕩器經(jīng)過倍頻，分別為Hyperstone內(nèi)核／系統(tǒng)提供128／64 MHz的時鐘頻率。
復(fù)位電路：可選用簡單的RC復(fù)位電路，考慮到系統(tǒng)復(fù)位的可靠性和掉電監(jiān)控，建議使用專門的復(fù)位IC，例如MAX706。
微處理器：即E1-16XS，是系統(tǒng)的工作和控制中心。
Flash：可存放Boot監(jiān)控程序、嵌入式操作系統(tǒng)、用戶應(yīng)用程序或其他在系統(tǒng)掉電后需要保存的數(shù)據(jù)。
SDRAM：系統(tǒng)代碼運行和數(shù)據(jù)變量存儲的空間。
JTAG接口：通過該接口可對系統(tǒng)進行在線調(diào)試和程序下載。
I／O擴展接口；引出數(shù)據(jù)總線、地址總線和必需的I／0控制總線，便于用戶根據(jù)自身的特定需求，擴展外圍電路；DSP可以通過該擴展總線對其他板卡進行控制，或者其他板卡可以通過該接口對開發(fā)板進行操作。
2．2 系統(tǒng)主要硬件單元電路設(shè)計
不同的DSP處理器在與DRAM、Flash連接時通常會有些差異，所以下面著重分析存儲器接口電路的工作原理和設(shè)計方法。
(1)Flash接口電路
由于Flash存儲器具有低功耗，大容量，可整片或分扇區(qū)快速燒寫、擦除，掉電后信息不丟失等特點，在各種嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
本系統(tǒng)中，F(xiàn)lash存儲器采用Hynix的HY29LV160。它是16位數(shù)據(jù)寬度，存儲容量為16 Mb(2 MB)，可以在2．7～3．6 V電壓范圍內(nèi)進行讀、編程(燒寫)和擦除操作。
在大多數(shù)系統(tǒng)中，選用1片16位的Flash存儲器芯片(單片容量