### 高性能DSPs系统的关键硬件电路设计
#### 一、引言
随着集成电路技术的飞速发展，尤其是先进制造工艺的应用，如65nm甚至更先进的45nm技术，数字信号处理器(DSP)的性能得到了显著提升。这不仅提高了处理器的运行速度，还大大降低了功耗，使得DSP在多个领域内有着广泛的应用前景，例如航空、航天、通信设备等。德州仪器(TI)作为业界领先的DSP制造商之一，不断推出新的产品系列以满足市场需求。其中，TMS320C645x系列尤其受到关注，特别是TMS320C6455(C6455)这一型号，它被视作高性能多DSP阵列应用领域的关键技术。
#### 二、硬件电路设计
在高性能DSP系统中，电源电路设计至关重要。若设计不当，可能会导致系统无法正常工作甚至损坏芯片。因此，确保电源电路设计的合理性与稳定性对于整个系统的可靠性至关重要。
##### 2.1 电源电路设计
C6455芯片集成了多种外设模块，用户可以根据实际需求选择是否使用这些模块，从而调整整体功耗。当所有模块都被启用时，所需电源如下：
- **1.2V** 的核心电压，允许误差±30%；
- **3.3V** 的I/O端口电压；
- **1.8V** 用于DDR2控制器；
- **1.2V** 供给SRIO模块；
- **1.5V** 供给网络模块。
这些电压的误差要求在±5%以内，且供给SRIO的1.2V不能与核心电压相同。C6455的供电顺序为：先提供3.3V I/O电压，延迟0.5~200ms后提供1.2V的核心电压，之后再延迟0~200ms给其他外设模块供电。
本系统采用5V直流电源，并利用TI生产的电压调节器TPS54110、TPS54610和UC385TDKTTTADJ进行设计。
- **TPS54110** 的特点包括：
- 输入电压范围为3~6V，输出电流可达1.2A；
- 输出电压可调范围为0.9V至3.3V，精度为1%；
- 提供了灵活的外部补偿电路设计；
- 快速的瞬态响应；
- 宽广的PWM斩波频率（280~700kHz）；
- 过载保护功能；
- 高集成度减少电路板面积，降低成本。
- **TPS54610** 的功能与TPS54110类似，但增加了电流输出能力（最高可达6A），并具有不同的延迟参数。
图1显示了I/O和核心供电电路的设计。通过使用TPS54110和TPS54610直流电压调节器，可以分别为C6455提供3.3V/1.5A和1.2V/6A的工作电压和电流。电路中使用的电阻均为1%的精密电阻，电容采用高性能的陶瓷电容或钽电容，以确保电源质量。
##### 2.2 电源电路的工作原理
以TPS54110为例，其SS/ENA引脚具有使能功能，即只有当该引脚电压超过启动阈值接近1.2V时，器件才开始工作。此外，该引脚还提供外部延迟启动时间的方法。PWRGD引脚则用于反映内部电路监控欠压情况下的VSENSE引脚电压。当输入电压VIN低于2.8V、SS/ENA为低电平或发生过热时，PWRGD输出低电平；当VIN>2.95V、SS/ENA=1.2V且VSENSE>90%×0.891V时，输出高电平。TPS54110的PWRGD和SS/ENA的工作原理与TPS54610相似，仅参考电压有所不同。
### 三、结论
通过对高性能DSP系统中的关键硬件电路设计进行详细介绍，可以看出电源电路的设计对于系统的稳定性和可靠性至关重要。合理的电源设计不仅可以提高系统的整体性能，还可以减少故障发生的可能性，从而提高产品的竞争力。未来，随着更多先进制造工艺的应用，高性能DSP系统的设计将会变得更加复杂，对电源电路的要求也将更高。因此，深入研究和掌握电源电路设计的相关知识和技术将是未来发展的重要方向之一。
