DSP2812的开发经历（酸甜苦辣）

只看该作者 · 2007-4-18 15:14

最近做了块2812的开发板，辛酸苦辣个中体会，说说我的感受吧。
1）为什么2812的开发难度稍高一些，主要是由于外频较高，SRAM读写周期75M；信号完整性要求较高；如果PCB板处理不好，SRAM读写数据不稳定，容易出错。这个环节就要在PCB版图设计中考虑走线的阻抗；同时还要和厂家确认PCB板工艺能否达到。
2）模拟电路和电源的设计。最头痛的是这个，电源纹波要求低于7mV；想想12位的AD，采样值变化为1，对应的电压是：3V/4096 = 0.7mV；如果固定输入，而采样跳变为+-5，则对应电压为 7mV。网上所说的模拟地和数字地加磁珠隔离，模拟电源和数字电源也用磁珠隔离，你可以试试效果，纹波能不能到7mV，那是开发板的设计，绝对不是产品的设计呀。

今天写到这儿吧，明天逐渐深入讨论高速信号的开发过程，和大家共同探讨。

只看该作者 · 2007-4-18 15:38

2812高速外部SRAM走线确实有些麻烦。一些高速的SRAM(10纳秒以内)的跑起来还要加些阻抗匹配。

对于12位模拟电路和AD应用，电源走线和接地是关键。

只看该作者 · 2007-4-19 10:21

今天说说高速数字电路的设计。
单板是否涉及成功，关键在于两点：
1）信号走线延时，目的是确保时序的可靠性。
2）信号阻抗匹配，目的在于防止信号震荡，来回调变，调试中的表现就是SRAM写数据有时对，有时不对随机性较强。

需要改变观念中最重要的一点就是：单板的质量绝对是设计出来的，不是调试出来的，特别是高速信号处理电路，大家不要走入误区。

往往讨论到高速信号电路，就设计到蛇形线的问题，感觉谈到这个好像提高了单板的技术含量一样。要了解一下走蛇形线的目的是为了控制每根数据地址总线，从DSP到目的地之间的延时在一个可以接收的范围，不至于误动作。是否要用到蛇形线，取决于单板的外频。
说明：蛇形线不会改善信号质量，只会影响信号质量。

这些都是理论上东西，具体到2812该如何设计？简单说说我的经历。
太长了，见下面，另起一贴吧。

只看该作者 · 2007-4-19 10:33

DSP系统时钟是150MHz，最快的外部读写访问需要2个时钟周期，也就是75MHz = 13.3ns。所以在SRAM的选择上, 12ns速度的SRAM就可以满足要求。

2812走线延时的分析：(只考虑最极端的情况)
1）150MHz的外频 = 6.7ns
2）说明读写信号，或者地址数据信号在传输线上的有效时间也就是6.7ns (这是极端的情况)
3）这个时候再分析走线延时就很清楚了，一般情况不要操过该时间的 20%，也就是 6.7ns * 0.2 = 1.3ns。

总结一下就是对于2812，外部走线延时不要大于1.2ns，这是可靠读写的保证。
如果是外部的慢速设备接口，可以不考虑。

今天就到这儿吧，明天继续和大讨论如何保证在PCB设计中达到上述目的，如有不妥，欢迎大家指正：)

只看该作者 · 2007-4-20 13:02

我原来有一个计算机，装操作系统，WINXP有时候莫名其妙的说内存读写错误，现在才了解可能是主板买的不太好，刚配的计算机，计算机DDR 800，运行都很稳定，看来配机还是要买可靠品牌。

今天心情有点闷，昨天测了一下单板波形，对DSP2812 CLKOUT没有加匹配的情况测试，示波器为TDS2022B。

DSP CLKOUT （75MHz）发送端波形竟然是正弦波，峰值有5V，过冲也有1V，接收端（8cm长吧）悬空，波形也是正弦波，峰值竟然达到8V。恐怖啊！！！

我用40M的模拟示波器，峰值也就是3.5V左右，但是波形完全看不出来。

不清楚到底是示波器的原因，还是其他方面的原因？

只看该作者 · 2007-4-20 20:26

你的示波器带宽不够，要想看方波信号，带宽要到基频的9～11倍以上。100M左右的数字信号的阻抗匹配没有你说的那么严重，注意一般的布线技巧就可以了，地、线宽和走线长度保持一致。

只看该作者 · 2007-4-20 20:29

只看该作者 · 2007-4-21 22:26

如果按照9倍的带宽，100M的信号也要900M带宽的示波器吧，价格比较高吧。
不过目前的200M示波器带宽确实较小，但是采样可是 2G/s，此次测量的波形幅值感觉不太可信，目前单板运行很稳定，数据线和地址线测试还没有出过错。
信号完整性测试，后面坐专题讨论吧。

言归正传，继续讨论一下如何实现走线延时，明天讨论阻抗设计吧。

1）DSP2812实际测试结果是：不需要蛇形走线（增加了不少的布线难度）
2）走线延时控制在1.2ns，就可以保证单板的稳定

上面两点是经过实践验证的，过两天再show一下单板吧。

完成上面的工作需要的下面的软件支撑：
1) SI8000 --- 阻抗分析计算工具
2）Allegro --- PCB板布线和延时拓扑分析工具，如果有IBIS模型，可以进行信号完整性分析

太长了，下面重启一帖吧。

只看该作者 · 2007-4-21 22:34

Allegro在分析和设计告诉信号板是比较理想的工具。借助该工具可以实现下面的功能:
1）可以设置4层板的每层的厚度和介电常数
2）可以对信号设置属性，同时设置阻抗和延时
3）Allegro会根据介电常数、厚度和阻抗，自动计算走线线宽
4）如果延时和阻抗不符合设定，会有告警提示

详细实现，可以看Allegro的文档。

推荐大家使用，布线非常好用，还有就是走差分线也很好，自动控制等长走线。

明天继续讨论2812阻抗设计方面的问题和对策吧。

只看该作者 · 2007-4-22 20:51

感觉大侠们说的很玄啊。
小弟是新手，刚画了块2812的板子，连了个高速SRAM和USB芯片，线走的很乱，铺地也不太好，可是工作挺正常啊。只是感觉外部中断接收不是特别稳定，有时会丢几个，但大部分时候很正常。难道这会是板子走线问题么？

只看该作者 · 2007-4-22 22:19

简直是书呆子,估计你上面的说的那些东西也是从书上抄的,最高150M的系统,那有你说的那么悬乎,

只看该作者 · 2007-4-23 10:00

我实在是不明白，作为实际开发的经历，写出来应该是对大家有一些帮助的；
原来以为这个论坛的学习的气氛会比较好，也可能是高手比较多吧，不屑于这种设计。

一块硬件单板，要让他跑起来可能是比较容易的；但是要稳定可靠，有过开发实践经验的，可以说说你们的看法。

高速信号处理板，按照作坊的开发方式，事先没有分析透，盲目的投板；会导致一个循环：那就是莫名其妙的出问题，你可能大部分时间都放在找硬件问题上。

带来的结果就是开发进度不可控，项目进展后延，推向市场的产品，疲于奔命的维护。

既然大家不愿意，那就算了，不继续讨论阻抗方面的设计了。

下面是我们刚开发出来的2812单板，另起一帖吧。

只看该作者 · 2007-4-23 10:03

今天是在很很忙，很多事情要处理呀，明天贴上吧。

只看该作者 · 2007-4-23 10:19

说的是全对，不过150m的还要用那么多的检查工具似乎多了点，项目时间肯定完成不了了～

Allegro在分析和设计告诉信号板是比较理想的工具。借助该工具可以实现下面的功能:
1）可以设置4层板的每层的厚度和介电常数
2）可以对信号设置属性，同时设置阻抗和延时
3）Allegro会根据介电常数、厚度和阻抗，自动计算走线线宽
4）如果延时和阻抗不符合设定，会有告警提示

最高做过600m的也没有使用过～

2万 · 2007-4-23 10:26

只看该作者 · 2007-4-25 23:00

这几天太忙了，下面是正在调试中的产品板，上面的经验可是经过实践总结出来的呀。

今天示波器到了，350M的， 2G/s (2G实时采样)。
重点测了一下前几天测试的CLKOUT 150MHz的情况，在没有匹配的情况下，正弦波：幅值 +4.68V，地弹过冲-1.3V ；没有上次测试中的7V 现象。还是稍微有点高吧，电源可是 3.3V的。

看来还是要个高带宽的示波器呀：）

目前仿真个方面稳定，下载程序仿真基本没有异常的情况。

对数据线，经过匹配后，信号质量非常的好，方波信号非常完整；但是没有匹配的片选信号，方波信号就不太完整。

如果大家感兴趣，我顺便说说高带宽示波器选型中的注意事项，其中有几个指标很关键。

只看该作者 · 2007-4-26 08:38

只看该作者 · 2007-4-28 15:53

受益匪浅呀！！！

只看该作者 · 2007-4-29 18:28

这几天忙了。
说了很多，简单讲一下单板是否稳定，以及DSP外频是否发挥到极致的测试方法。

要使DSP的性能发挥到极致，最关键的是外部SRAM要达到最大的操作频率（75MHz），单板是否稳定使用下面的测试方法。

设置DSP2812 的Zone2 的xintf寄存器：
X2TIMING = 0；
XRDLEAD  = 1；必须是1  // 最大速度读
XRACTIVE = 0；
XRTAIL   = 0；

XWDLEAD  = 1；必须是1  // 最大速度写
XWACTIVE = 0；
XWTAIL   = 0；

如果单板在上面的设置情况下，可以稳定的长时间运行，并且读写数据是正确的，说明布板是成功的。

如果把外频设置为 30M 或者更低；那么本篇讨论的高速信号布板就没有任何意义。

按照上面的设计方法，基本上可以一次布板成功，仿真等各个方面稳定。

只看该作者 · 2007-4-29 22:31

lz够认真

DSP2812的开发经历（酸甜苦辣）

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期待楼主继续。

多谢楼上的支持

续上

楼上的牛人看来是这方面的高手啊！

你的示波器带宽不够

示波器探头的质量，和测试点的选取也有影响

示波器有点贵呀，多谢楼上的！

作告诉信号处理板，要有高带宽的示波器作质量保证啊。

质量要求那么高么

简直是书呆子

算了，不继续讨论了！！！

明天帖上吧

lz很认真～

支持LZ！！！

这几天太忙，上传一下产品单板的图片。

受教了~~~

个人见解：

测试单板是否稳定的办法

受教了～

突出贡献奖章

技术新星奖章

终身成就奖章

坚毅之洋流

技术领袖奖章

十世金身