一步一步和我走,进入缤纷的嵌入式世界(连载2)

来源:互联网 发布:update更新数据代码 编辑:程序博客网 时间:2024/05/02 04:21

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上一篇我们说到系统的大致设计,还没有具体到每一个电容和电阻。这一篇我们将涉及硬件上设计的重要细节。废话不多说,Let’s start!

 

设计是围绕LM3S101展开的,LM3S101也是本系统的设计核心。除了考虑到系统功能能达到我们上篇写功能点,还需要考虑如下问题:1.简单可靠;2.便于测试(用于追查系统中的问题)

 

首先看看LM3S101的管脚分配,PA0PA1作为UART口使用,PA2PA3PA4PA5作为SPI口使用。PC0PC1PC2PC3PB7是作为JTAG口使用。真正能供我们自由使用的IO口只有PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6

 

1.   LM3S10182V731的连接很简单,82V731不会向LM3S101返回信息,数据帧结构也不需要SSIFss控制,所以,SSIFssSSIRx引脚全部留空。我们计划的是用SPI口模拟I2S接口,I2S接口一般是一个时钟信号线,一个数据线,和一个左右通道的选择线。SPII2S的信号都是同步信号,那么这给SPI能模拟I2S接口提供了个大前提。仔细看看协议,都是低电平数据信号线上的数据无效,高电平时数据线上的信号有效。I2S是先输出一个通道的数据,然后通道信号的脚变换电平,I2S再输出另一个通道的数据。这样看来,82V731BCK频率至少要达到22KHz * 16 * 2 = 704KHzWS引脚的频率至少为22KHz22KHz的频率用一个GPIO口是完全可以达到的。

2.   LM3S101M25P32的连接比较简单,就是使用普通的IO口模拟,这里使用4GPIO,分别充作CLK(时钟)、MISO(主机接收从机发送)、MOSI(主机发送从机接收)、CS信号。要满足22KHz的要求,这个软件的SPI口的频率必须达到88Kbps

3.  LM3S101MAX3232连接,比较简单,大家自己看原理图,只是注意这里U0TxU0Rx都是相对LM3S101来说的,别搞反了。另外,既然是一个对外的接口,自然就要考虑静电防护和连接可靠的问题。好在MAX3232的内部做了静电防护 +/-15KV,人体静电一般都在8KV左右,15KV已经足够了,不需要外加TVS管吸收能量了。

4.  LM3S101的晶振按照Datasheet上所说,选择6MHz,可以倍频到20MHz工作,晶振电路全部照抄Datasheet。具体见原理图,没什么好说的。

5.   LM3S101JTAG使用标准的20Pin,全部照抄Datasheet,没什么特别的地方。

6.   LM3S101有个特别的地方,就是可以输出一路电压,LDO脚输出,这个脚必须加一个电容进行稳压,不然,会造成系统不断复位,造成系统无法正常工作。

7.  LM3S101的复位电路也照抄Datasheet,不过这里需要注意,R11C19的配合,从电路上讲,这个实际上是个RC延迟电路,这里计算到C19电压从0上升到LM3S101确认的高电平最低电压的时间。如果是严格设计的系统,必须确认这个电路特性时间。

8.  TPA0253的电路是功放电路,照抄官方的典型应用,为了更契合我们的功能列表,我在电路中直接砍掉了TPA0253stereo phone的支持,这里需要注意一个细节,系统在一上电的时候,可能由于系统的短时失控在扬声器中产生爆音。解决的办法,是抑制TPA0253的启动时间。由R16C25充电,待C25电压上升到一定的水平TPA0253才开始工作。这里R16C25的值具体要靠实验来定。

9.  基本上所有的电路都讲到了,这里,还有最重要的部分就是电源系统的设计。这里电源系统使用低压降的LDOAMS1117,一个5V的,一个3.3V的,能提供800mA的电流。把所有芯片的最大的工作电流加起来也不超过800mA,是足够整个系统满负荷工作的。如果是低压电源那么先由5VLDO处理一下,再由3.3VLDO处理一下给LM3S101M25P32MAX3232供电;5V的直接给82V731TPA0253供电。电池供电,绕过5V LDO,直接对系统供电。这里大家要注意,虽然82V731Datasheet写着5V的典型电压,但是82V731可以工作在3.3V,这是由于他的内部结构造成的,只是输出的幅度小了很多。TPA0253的电压工作范围比较宽。只要保证单片机能在额定电压下工作,整个系统就不会有问题。

10.所有芯片电源的入口都要使用一个100nF的电容滤波,这个电容尽量靠近芯片的那个管脚,以免走线引入的阻抗,降低104电容对杂波信号的滤除效果。82V731的Datasheet上还为82V731量身定做了一个低通滤波器,主要为了滤除频率合成带来的高频分量。个人觉得,没啥太大必要,TPA0253放大是有带宽的,直接就可将高频成分滤掉。在要求不高的情况下,完全是没有问题的。这里,如果有需要的朋友,可以加上这部分的电路,纯硬件,对软件无任何影响。

 

好了,基本上都说完了,原理图见图片。如果有哪位朋友想要OrCad的DSN文件,可以跟贴联系我。

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主电路连接

 

电源及放大电路

 

 

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