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今天来介绍一下基于ADSP-21369的实验教学系统的DSP处理器设计，DSP处理器设计是本套实验教学系统的核心，本课题选定的ADSP-21369处理能力强，时钟频率较高，外设接口丰富，能够很好的满足实验教学系统的需要，其硬件电路主要从以下几方面进行设计。
（1）系统时钟
系统时钟是任何系统能够正常运行的关键，系统时钟包括内核时钟和外围时钟，其中内核时钟是CPU的工作时钟，外围时钟是外围器件的工作时钟。处理器的内核时钟CCLK为同步内部存储器、处理器内核以及串行端口提供时钟信号。在复位的过程中，可以通过CLKCFG1-0管脚设置处理器内核时钟频率与外部时钟频率（CLKIN）的比值，参见表1。
表1 内核时钟和CLKIN的比值
Table 1 The ratio between the core clock and CLKIN
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CLK_CFG1-0 |
内核时钟与CLKIN比 |
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00 01 10 11 |
6:1 32:1 16:1 保留 |
处理器内部时钟转换速率比系统输入时钟（CLKIN）转换率更高。为了产生内核时钟，处理器使用了内部锁相环路（PLL），基于PLL可以将系统时钟信号与处理器内部时钟之间的相位差减到最小。需要注意的是各种时钟周期的定义是CLKIN的函数，适当的比率控制如表2和表3所示。
表2 ADSP-21369时钟生成操作
Table 2 the clock generation operation of ADSP-21369
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时序要求 |
描述 |
计算 |
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CLKIN CCLK |
输入时钟 内核时钟 |
1/tCK 1/tCCLK |
表2中，CCLK定义为：fCCLK= (2 x PLLM x fINPUT) / (2 x PLLN) 其中，fCCLK= CCLK频率，PLLM = 编程的乘数，PLLN =编程的除数。
表3时钟周期
Table 3 Clock periods
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时序要求 |
描述 |
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tCK tCCLK tPCLK tSCLK tSDCLK tSPICLK |
CLKIN时钟周期 (处理器)内核时钟周期 (外设)时钟周期=2* tCCLK 串行端口时钟周期= tCCLK*SR SDRAM时钟周期= tCCLK*SDR SPI时钟周期= tCCLK*SPIR |
表3中，SR为串行端口与内核时钟的比（由DIVx寄存器中的SPORT CLKDIV位决定），SPIR为SPI与内核时钟的比（由SPIBAUD寄存器设定来决定），SPICLK为SPI时钟，SDR为SDRAM与内核时钟的比（由PMCTL寄存去的20-18位决定其值）。
外部时钟频率（CLKIN）由外部时钟电路供给，外部时钟电路可以是晶体电路、晶振电路、可编程时钟芯片电路，我们将三种电路做一下对比：
1）晶体电路最为简单，只需晶体和2个电容，但驱动能力差，不能提供多个器件使用，频率范围小(20KHz-60MHz)，使用时须注意配置正确的负载电容，以使输出的时钟频率精确、稳定。
2）晶振电路频率范围宽(1MHz-400MHz)，驱动能力强，可为多个器件使用。但由于晶振频率不能改变，多个独立的时钟需要多个晶振。另外在使用晶振时，要注意时钟信号电平，一般晶振输出信号电平为5V或3.3V。
3）可编程时钟芯片电路由可编程时钟芯片、晶体和两个外部电容构成。有多个时钟输出，可产生特殊频率值，适用于多个时钟源的系统，驱动能力强，频宽最高可达200MHz，输出信号电平一般为5V或3.3V。
在本实验教学系统的设计中，需要多个时钟输入，而且对时钟质量要求很高，所以从时钟质量和成本两方面折中考虑，也为了将来系统稳定运行后可以方便的提高频率，本系统选取晶振电路的方式来设计时钟电路。程序可以设定通过给CLKIN和XTAL连接必要的元件，使处理器用其内部时钟产生器。图2是DSP芯片和晶振元件的连接图。
图1 DSP芯片和晶振元件的连接
Figure 1The connection between DSP chip and crystal oscillator
（2）程序加载
在系统上电后，程序是在DSP的RAM中执行的，但是RAM中的数据掉电后就会丢失，为了实现脱机工作，可以使用程序加载，处理器内部存储器可以通过外部接口从8位EPROM加载、SPI主机或从机加载、或者处理器从内部加载，加载方式由加载配置引脚确定(BOOT_CFG1–0) (参见表4)。通过SPI控制的加载源，既可以作为主机，也可以作为从机，或立即从ROM中开始执行。
表4 加载模式选择
Figure 4 Boot mode selections
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BOOT_CFG1-0 |
加载模式 |
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00 01 10 11 |
SPI从设备加载 SPI主设备加载 EPROM/FLASH加载 保留 |
处理器内部时钟频率与外部时钟频率的比值（CLKIN）还有系统上电时的加载方式的选择是通过开关SW1配置的，电路图如图3所示。
图2 加载模式和时钟比率选择开关
Figure 2 Bootload mode and clock ratio selection switch
