3.1 各種電平的轉換標準

　　在進行DSP系統設計時，除了DSP和CPLD本身外，還有很多外圍的模塊和芯片，比如鍵盤顯示接口芯片(82C79)、D/A、A/D、I2C等。這些可歸成兩類--輸入5V TTL電平和5V CMOS電平。因此就存在一個如何將DSP與這些芯片或模塊可靠接口的問題。

　　圖2所列為5V CMOS、5V TTL和3.3V TTL電平的轉換標準。其中，VOH表示輸出高電平的最低電壓，VIH表示輸入高電平的最低電壓，VIL表示輸入低電平的最高電壓，VOL表示輸出低電平最高電壓。從表1中可以看出，5V TTL和3.3V的轉換標準是一樣的，而5V CMOS的轉換標準是不同的。因此，在將3.3V系統與5V系統接口時，必須考慮到兩者的不同。

圖2 5V CMOS、5V TTL和3.3V TTL電平的轉換標準圖

　　在混合電壓系統中，不同電源電壓的邏輯器件互相接口時存在以下幾個問題。

　　① 加到輸入和輸出引腳上允許的最大電壓限制問題。器件對加到輸入或者輸出腳上的電壓通常是有限制的，這些引腳由二極管或者分離元件接到VCC。如果接入的信號電壓過高，則電流將會通過二極管或者分離元件流向電源。例如在3.3V器件的輸入端加上5V的信號，則5V電源會向3.3V電源充電。持續的電流將會損壞二極管和其它電路元件。

　　② 兩個電源間電流的互串問題。在等待或者掉電時，3.3V電源降到0V，大電流將流通到地。這使得總線上的高電壓被下拉到地，引起數據丟失和元件損壞。必須注意的是：不管在3.3V的工作狀態還是在0V的等待狀態，都不允許電流流向VCC。

　　③ 接口輸入轉換門限問題。用5V的器件驅動3.3V的器件有很多不同的情況，同樣TTL和CMOS間的轉換電平也存在著不同情況。驅動器必須滿足接收器的輸入轉換電平，并且要有足夠的容限以確保不損壞電路元件。

　　3.2 DSP(TMS320LF2407A)與5V電平接口的4種情形

　　在DSP混合電壓系統中，有下面4種不同的情況需考慮：

　　① DSP(TMS320LF2407A)驅動5V TTL器件(直接相連)。由于 3.3V器件的VOH和VOL電平分別是2.4V和0.4V，5V TTL器件的VIH 和VIL 電平分別是2V和0.8V;而TMS320LF2407A實際上能輸出3V擺幅電壓，顯然5V TTL器件能夠正確識別TMS320LF2407A的輸入電平。

　　② 5V TTL器件驅動TMS320LF2407A(不能直接連接)。TMS320LF2407A的典型工作電壓是3.3V，其I/O口的電平也是3.3V。在進行外圍接口設計時，如果外圍器件的工作電壓是5V，其輸出電壓會大于DSP的電源電壓，這樣就會向3.3V電源灌電流，損壞TMS320LF2407A，所以這是絕對不可直接相連的。由于CPLD(EMP7128)有5V容限，所以可以與5V TTL器件直接連接。而CPLD(EPM7128)可以配置為3.3V輸出，其輸出可以被TMS320LF2407A所接受，所以TMS320LF2407A需經過CPLD(EPM7128)才能與5V TTL器件相連，接受輸入信號。

　　③ 5V CMOS器件驅動TMS320LF2407A(需經過EPM7128電平轉換)。分析同上，5V CMOS器件不可以直接驅動TMS320LF2407A。通過比較5V CMOS的VOH 和VOL以及3.3V的VIH 和VIL 的轉換電平可以看出，雖然兩者存在一定的差別，但是能夠承受5V電壓的3.3V器件可以正確識別5V器件送來的電平值。所以能夠承受5V電壓的3.3V 器件的輸入端可以直接與5V器件的輸出端接口。CPLD(EPM7128)有5V容限，故能直接與5V器件的輸出端接口，而它的輸出是3.3V TTL電平，可以被DSP(TMS320LF2407A)接受。

　　④DSP(TMS320LF2407A)驅動5V CMOS(不能直接相連)。3.3V與5V CMOS的電平轉換標準是不一樣的。從圖3中可以看出，3.3V輸出的高電壓的最低電壓值VOH = 2.4V(輸出的最高電壓可以達到3.3V)，而5V CMOS器件要求的高電平最低電壓VIH = 3.5V，因此TMS320LF2407A的輸出不能直接驅動5V CMOS器件。為此必須做些處理。最通用的方法就是，使用電平接口轉換芯片實現3.3V與5V電平的相互轉換。可以采用雙電壓(一邊是3.3V，另一邊是5V)供電的雙向驅動器來實現電平轉換。如TI的SN74ALVC164245、SN74ALVC4245等芯片，可以較好地解決3.3V與5V電平的轉換問題。也可以通過CPLD，利用CPLD輸出口設置OC(集電極開路)，外接一個電阻上拉到5V，這樣就可以驅動5V CMOS器件，只是邏輯反向了而已。

　　3.3 本系統所采用的轉換接口

　　由于EMP7128具有混合電壓特性，VCCINT接5V，輸入口的邏輯電平范圍為TTL，因此它能夠兼容3.3V/5V輸入。輸出口的邏輯電平范圍為0V～VCCIO，VCCIO可以接3.3V或者5V。本DSP系統就采用EMP7128作為邏輯電平轉換接口，使輸入配置為5V，輸出配置為3.3V，對于一些輸出驅動5V COMS器件的IO口，配置輸出口為OC門，外接上拉電阻，拉到5V電壓，只是編程中要注意輸出口的邏輯反向。

　　4. 結論

　　經過實際應用證明，應用CPLD(EMP7128)配置輸入引腳兼容3.3V/5V邏輯電平和輸出為3.3V/5V邏輯電平，使DSP(TMS320LF2407A)系統可以與5V TTL和5V COMS電平順利接口。經過CPLD(EMP7128)使DSP(TMS320LF2407A)的3.3V電壓系統與5V器件構成一個混合電壓系統，確保了系統的安全性及可靠性，并且由于EPM7128的可編程特性使得系統連接具有易改性和保密性。