一步一步和我走，进入缤纷的嵌入式世界(连载2)
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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，PA0、PA1作为UART口使用，PA2、PA3、PA4、PA5作为SPI口使用。PC0、PC1、PC2、PC3和PB7是作为JTAG口使用。真正能供我们自由使用的IO口只有PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6。
1. LM3S101与82V731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，SSIFss和SSIRx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。SPI和I2S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，82V731的BCK频率至少要达到22KHz * 16 * 2 = 704KHz；WS引脚的频率至少为22KHz。22KHz的频率用一个GPIO口是完全可以达到的。
2. LM3S101和M25P32的连接比较简单，就是使用普通的IO口模拟，这里使用4个GPIO，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. LM3S101和MAX3232连接，比较简单，大家自己看原理图，只是注意这里U0Tx和U0Rx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. LM3S101的JTAG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，R11和C19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TPA0253对stereo 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R16对C25充电，待C25电压上升到一定的水平TPA0253才开始工作。这里R16和C25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LDO，AMS1117，一个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5V的LDO处理一下，再由3.3V的LDO处理一下给LM3S101、M25P32、MAX3232供电；5V的直接给82V731和TPA0253供电。电池供电，绕过5V 的LDO，直接对系统供电。这里大家要注意，虽然82V731的Datasheet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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