2024年6月6日发(作者：梁丘芸芸)
FPGA硬件加速卡设计
1.系统组成
PC机
PCI总线
PCI9052接口芯片
双口RAM
JTAG
下截口
FPGA
主控模块
外围存储器模块
SRAM和FLASH
USB通信
CY7C68001
电源管理
TPS7333
2 硬件电路
由于FPGA器件具有没有投片风险、现场完成指定布线功能、反复编程、反复擦除、
反复使用、成本低、设计周期短等诸多优点，已逐步成为复杂数字硬件电路设计的首选。
可选用Altera公司的Cyclone系列FPGA，Cyclone系列FPGA支持三种配置方式：主动串
行(AS)、被动串行(PS)和JTAG配置方式；也可选用Xilinx公司SpartanⅡ系列中的
XC2S50-PQ208，该芯片具有208脚，50000门，1728个CLB，32K位的块RAM。
2..1 电源管理模块的设计。
（1）电源管理芯片TPS7333
现在PC机总线能提供的电源电压一般为5V，而TMS320LF2407A芯片所需的电源电
压是3.3V，并且它的各个模块的上电时序还有一定要求，要使该DSP芯片正常工作，必
须使用专用模块来对它的电源进行管理。在选
择电源管理芯片的时候，它能提供的最大功率
和驱动负载的能力是一个最为重要的参数指
标。
TI公司针对它自己的2000系列DSP开发
了一系列的电源管理芯片，使用驱动能力为
500mA的电源管理芯片TPS7333的电源管理
模块原理如图6.9所示。为了使各主要电路模
块之间不会通过共用电源形成相互干扰，在电
源管理模块中将同一电压下供给不同部分的电
图6.9 电源管理模块
源进行了区分，线路中串入电感对可能出现的高频成分加以隔离。
（2）线性稳压器TPS767D318
选取低压差线性稳压器TPS767D318的电源解决方案连接如图6.10所示。1IN和2IN
输
入5V电压，1OUT输出为1.8V
，2OUT输出为3.3V。输入和输出端均须加电容进行滤
波和
去耦。
图6.10 TPS767D318电路连接图
（3）电源监控芯片TPS3823
为保证DSP芯片在电源未
达到要求的电平时，
必须在系统
不会产生
不受控制的状态，
中
加入电源监控和复位电路，电源
监控芯片采用了TPS3823。TPS382x系列器件不需要外
围电
路即可组成监控电路，同时具有看门狗、手动复位、低电平复位等功能。其主要特点
是：在微处理器上电时，产生固定200ms滞后的低电平复位脉冲信号；带手动复位功能；
具有Watchdog电路，该电路的外触发脉冲时间间隔超过1.6s时，将产生一个低电平复位
输出。
2.2 在线仿真和测试接口
设计
在对DSP系统进行硬件
仿真时，可以通过JTAG边界
扫描接
口对FPGA内部的数据
存储器、
程序存储器和控制寄
存器进行
在线监控，并能在
TMS320LF2407的开发环境
CC4.1中下载程序到DSP芯片
中并进行硬件仿真。JTAG边
界扫描接口的原理如图6.11
所示。
图6.11 FPGA的在线仿真和测试接口
2024年6月6日发(作者：梁丘芸芸)
FPGA硬件加速卡设计
1.系统组成
PC机
PCI总线
PCI9052接口芯片
双口RAM
JTAG
下截口
FPGA
主控模块
外围存储器模块
SRAM和FLASH
USB通信
CY7C68001
电源管理
TPS7333
2 硬件电路
由于FPGA器件具有没有投片风险、现场完成指定布线功能、反复编程、反复擦除、
反复使用、成本低、设计周期短等诸多优点，已逐步成为复杂数字硬件电路设计的首选。
可选用Altera公司的Cyclone系列FPGA，Cyclone系列FPGA支持三种配置方式：主动串
行(AS)、被动串行(PS)和JTAG配置方式；也可选用Xilinx公司SpartanⅡ系列中的
XC2S50-PQ208，该芯片具有208脚，50000门，1728个CLB，32K位的块RAM。
2..1 电源管理模块的设计。
（1）电源管理芯片TPS7333
现在PC机总线能提供的电源电压一般为5V，而TMS320LF2407A芯片所需的电源电
压是3.3V，并且它的各个模块的上电时序还有一定要求，要使该DSP芯片正常工作，必
须使用专用模块来对它的电源进行管理。在选
择电源管理芯片的时候，它能提供的最大功率
和驱动负载的能力是一个最为重要的参数指
标。
TI公司针对它自己的2000系列DSP开发
了一系列的电源管理芯片，使用驱动能力为
500mA的电源管理芯片TPS7333的电源管理
模块原理如图6.9所示。为了使各主要电路模
块之间不会通过共用电源形成相互干扰，在电
源管理模块中将同一电压下供给不同部分的电
图6.9 电源管理模块
源进行了区分，线路中串入电感对可能出现的高频成分加以隔离。
（2）线性稳压器TPS767D318
选取低压差线性稳压器TPS767D318的电源解决方案连接如图6.10所示。1IN和2IN
输
入5V电压，1OUT输出为1.8V
，2OUT输出为3.3V。输入和输出端均须加电容进行滤
波和
去耦。
图6.10 TPS767D318电路连接图
（3）电源监控芯片TPS3823
为保证DSP芯片在电源未
达到要求的电平时，
必须在系统
不会产生
不受控制的状态，
中
加入电源监控和复位电路，电源
监控芯片采用了TPS3823。TPS382x系列器件不需要外
围电
路即可组成监控电路，同时具有看门狗、手动复位、低电平复位等功能。其主要特点
是：在微处理器上电时，产生固定200ms滞后的低电平复位脉冲信号；带手动复位功能；
具有Watchdog电路，该电路的外触发脉冲时间间隔超过1.6s时，将产生一个低电平复位
输出。
2.2 在线仿真和测试接口
设计
在对DSP系统进行硬件
仿真时，可以通过JTAG边界
扫描接
口对FPGA内部的数据
存储器、
程序存储器和控制寄
存器进行
在线监控，并能在
TMS320LF2407的开发环境
CC4.1中下载程序到DSP芯片
中并进行硬件仿真。JTAG边
界扫描接口的原理如图6.11
所示。
图6.11 FPGA的在线仿真和测试接口