來源：單片機及嵌入式系統有源用  作者：中國礦業大學 袁鵬

摘  要：介紹數字信號處理器E1—16XS開發平臺的設計；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計方法。最后針對PCB的布線問題提出一些建議。目前該開發板運行正常可靠。

關鍵詞：DSP E1—16XS Hyperstone 開發平臺

引 言

嵌入式系統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超過1000多種，流行體系結構有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。

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用有關的功能，并且為了滿足嵌人式應用的特殊要求，在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面都做了各種增強。

DSP嵌入式系統是DSP系統嵌人到應用電子系統中的一種通用系統。這種系統既具有DSP器件在數據處理方面的優勢，又具有應用目標所需要的技術特征。在許多嵌人式應用領域，既需要在數據處理方面具有獨特優勢的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技術發展的一種新潮流。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微處理器結構概述

Hyperstone RISC／DSP架構框圖如圖1所示。

Hy—perstone內核是專為RISC和DSP功能的集成而設計的，但它不是兩個不同內核在單個芯片上的簡單組合，而是一個集成的內核和指令集。這一全集成的內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位內部寄存器實現，在每個時鐘周期內可以執行3條指令的操作。所以在100 MHz的頻率下可以達到3。O MOPS這樣優秀的性能。

Hyperstone E1-16xS是一款O．25μm CMOS工藝的微處理器。它結合了高性能的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，內部集成硬件乘法器。
②16根數據線，22根地址線，4個外部存儲體(Mem—oryr Bank)選擇信號。
③4 GB內存地址空間，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中斷服務程序可在7個時鐘周期內啟動。除內部中斷外，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 嵌入式系統硬件設計

2.1 系統硬件結構

系統硬件結構如圖2所示

電源電路：輸入5 V，經過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有源晶體振蕩器經過倍頻，分別為Hyperstone內核／系統提供128／64 MHz的時鐘頻率。
復位電路：可選用簡單的RC復位電路，考慮到系統復位的可靠性和掉電監控，建議使用專門的復位IC，例如MAX706。
微處理器：即E1-16XS，是系統的工作和控制中心。
Flash：可存放Boot監控程序、嵌入式操作系統、用戶應用程序或其他在系統掉電后需要保存的數據。
SDRAM：系統代碼運行和數據變量存儲的空間。
JTAG接口：通過該接口可對系統進行在線調試和程序下載。
I／O擴展接口；引出數據總線、地址總線和必需的I／0控制總線，便于用戶根據自身的特定需求，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板進行操作。

2．2 系統主要硬件單元電路設計

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，在各種嵌入式系統中得到廣泛應用。

本系統中，Flash存儲器采用Hynix的HY29LV160。它是16位數據寬度，存儲容量為16 Mb(2 MB)，可以在2．7～3．6 V電壓范圍內進行讀、編程(燒寫)和擦除操作。

在大多數系統中，選用1片16位的Flash存儲器芯片(單片容量