第一章TMS320F2812系列DSP綜述

第一章TMS320F2812系列DSP綜述2023/1/311

一綜述1什么是DSP？DSP：DigitalSignalProcessing數(shù)字信號處理技術(shù)①

DigitalSignalProcessor數(shù)字信號處理器②①信號處理的知識：時域，頻域，S域，Z域變換，F(xiàn)FT，濾波器等②研究：如何將理論上的數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字信號處理器中什么是數(shù)字信號？通常流過器件的電壓、電流都是模擬信號。2023/1/31

一綜述

模擬信號采樣量化編碼AD轉(zhuǎn)換數(shù)字信號0000000011111111DSP就是對數(shù)字信號進行變換、濾波處理。2023/1/31

一綜述2DSP與MCU、ARM、FPGA的區(qū)別MCU：微控制器（單片機），它是為中、低成本控制領(lǐng)域而設(shè)計和開發(fā)的。單片機價格低、使用方便，但與DSP相比，處理速度較慢。ARM：具有比較強的事務(wù)管理能力，適合跑界面、操作系統(tǒng)等，控制能力高。DSP相比具有強大的數(shù)據(jù)處理能力。PLC：控制電機。FPGA：一般用于數(shù)字電路，硬件的功能可以像軟件一樣通過編程修改，價格較貴。例如：手機?，F(xiàn)在的手機都有單片機的核(ARM)和DSP的核。ARM主要用來控制鍵盤，DSP的核主要是做語音的壓縮和解壓，無線信道的調(diào)制和解調(diào)。2023/1/31

一綜述2DSP選擇以TI公司的DSP為例C2000系列處理器提供多種控制系統(tǒng)使用的外圍設(shè)備，比較適合控制領(lǐng)域;C5000系列處理器具有處理速度快、功耗低、相對成本低等特點，比較適合便攜設(shè)備及消費類電子設(shè)備使用;C6000系列處理器具有處理速度快、精度高等特點，更適合圖像處理、通信設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域TI公司DSP型號的含義TMS320F2812PBKA2023/1/31

二硬件資源1片內(nèi)資源

F2812采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)。內(nèi)部有兩條總線，即數(shù)據(jù)總線和程序總線。采用程序與數(shù)據(jù)空間分開結(jié)構(gòu)，分別有各自的地址總線和數(shù)據(jù)總線，可以同時完成獲取指令和讀取數(shù)據(jù)操作。2023/1/31二硬件資源哈佛結(jié)構(gòu)和馮.諾依曼結(jié)構(gòu)的總線比較如下：同時可以取指令和取操作數(shù)，并行地進行指令和數(shù)據(jù)的處理2023/1/31二硬件資源2功能概述TMS320C2000系列DSP集微控制器和高性能DSP的特點于一身，具有強大的控制和信號處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制算法。高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)：150MHz，低功耗（內(nèi)核電壓1.8V，I/O口電壓3.3V）。32位高性能處理器兼容性好：C28x系列向下兼容C24X系列DSP程序。片內(nèi)集成大容量存儲器：最多128K字的Flash存儲器、1K字的OTP型ROM、18K字RAM。時鐘和系統(tǒng)控制外設(shè)中斷模塊（PIE）可以支持45個外設(shè)中斷2023/1/31二硬件資源兩個事件管理器EVA、EVB。每個包含2個16位通用定時器、8個PWM（脈寬調(diào)制信號）輸出通道、3個捕獲單元、QEP（正交編碼脈沖）接口電路。12位ADC：2x8路輸入通道3個通用定時器TIMER0/1/28到16位可編程的SCI（SerialCommunicationInterface異步串口）16位SPI（SerialPeripheralInterface串行外設(shè)接口）多通道緩沖串行口（McBSP）增強型CAN控制器最多56個通用I/O(出入輸出接口)2023/1/31二硬件資源3F2812外設(shè)介紹（1）事件管理器在2812上有兩個事件管理器，EVA和EVB，是數(shù)字電機控制應(yīng)用的使用到的非常重要的外設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)機電設(shè)備控制的多種必要功能，每個事件管理器包括：定時器、比較器、捕捉單元、PWM邏輯電路、正交編碼脈沖電路以及中斷邏輯電路等。（2）模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2812上的ADC模塊將外部的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，ADC模塊可以將控制信號進行濾波或者實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，尤其在電機控制系統(tǒng)中，采用ADC模塊采集電機的電流或者電壓實現(xiàn)電流環(huán)、電壓環(huán)的閉環(huán)控制。2023/1/31二硬件資源（3）SPI和SCI通信接口SPI是一個高速同步串行通信接口，能夠?qū)崿F(xiàn)DSP與外部設(shè)備或另一個DSP之間的串行通信。SCI屬于異步通信接口，支持標準的UART異步通信模式，可以通過SCI串口與CPU或者其他的一般外設(shè)進行通信。（4）CAN總線通信模塊F2812上的CAN總線是增強型的eCAN接口，支持完整的CAN2.0協(xié)議，有32個可以配置的收/發(fā)郵箱，支持消息定時功能，而且抗干擾性強，最高通信速率可達到1Mbps，通過該接口可以構(gòu)建可靠地CAN總線控制或檢測系統(tǒng)。2023/1/31二硬件資源（5）看門狗

當(dāng)我們進行軟件編程時經(jīng)常會遇到看門狗復(fù)位?？撮T狗主要用來檢測軟件和硬件的運行狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)部計數(shù)器一處使將產(chǎn)生一個復(fù)位信號。為了比便不必要的復(fù)位，用戶需定期的對看門狗定時器進行復(fù)位。如果不明原因使CPU得程序中斷，看門狗將產(chǎn)生一個復(fù)位信號。最常見的就是系統(tǒng)軟件進入了一個死循環(huán)或者CPU的程序運行到了不確定的的程序空間，從而使系統(tǒng)不能正常工作，這種情況先看門狗自動復(fù)位，能夠有效的提高系統(tǒng)的可靠性（6）通用數(shù)字引腳I/O口F2812引腳中的一部分可以作為特殊功能引腳或普通的GPIO引腳，具體選擇何種功能通過對相應(yīng)控制寄存器的設(shè)置實現(xiàn)。2023/1/31二硬件資源（7）PLL時鐘模塊PLL（鎖相環(huán)）主要用于控制DSP內(nèi)核的工作頻率，外部提供一個參考時鐘輸入，經(jīng)過鎖相環(huán)倍頻或者分頻后提供給DSP內(nèi)核。（8）外部中斷接口F2812數(shù)字信號處理器支持多種外設(shè)中斷，外設(shè)中斷擴展模塊最多支持96個獨立的中斷。這些中斷分成8組，每組12個中斷源。根據(jù)中斷向量表來確定產(chǎn)生的中斷的類型。CPU將自動獲取中斷向量，在響應(yīng)中斷時，CPU需要在9個系統(tǒng)時鐘地時間段內(nèi)完成中斷向量的取或運算和重要CPU寄存器的保護。當(dāng)我們在時間敏感程序的設(shè)計時需要將由該中斷響應(yīng)延時所需要的9個系統(tǒng)時鐘考慮進去。（9）存儲器及其接口2812采用統(tǒng)一編址方式，芯片內(nèi)部提供18KB的SARAM和128KB的Flash存儲器。芯片同時提供外部存儲器擴展接口，外部最高可達1MB的尋址空間。對于存儲器的使用我們將在.CMD文件的編寫是做詳細的介紹。2023/1/31二硬件資源4引腳功能TMS320F2812所有引腳輸入電平與TTL電平兼容，輸出電平為3.3V的CMOS電平電平標準：TTL與CMOS電平的區(qū)別在于輸入/輸出電平（高電平或低電平）的標準上。對于F2812的引腳輸入電平：電平低于0.8V，為低電平；電平高于2.0V，為高電平輸出電平：Vcc=3.3VTTL電平高電平低電平輸入>2.0V<0.8V輸出>2.4V<0.4VCMOS電平高電平低電平輸入>0.7Vcc<0.3Vcc輸出>0.9Vcc<0.8V2023/1/31二硬件資源F2812電源信號：VDD：1.8V或者1.9V內(nèi)核數(shù)字電源。VDDIO：3.3V的I/O口數(shù)字電源所以我們在設(shè)計2812電源部分的時候，需要將常用的5V電壓轉(zhuǎn)換成1.8V和3.3V的電壓之后，才能供給2812。

DSPTMS320F2812外形2023/1/312023/1/315F2812的功能框圖CPU外設(shè)存儲器系統(tǒng)控制外部接口GPIO2023/1/31

F2812的存儲空間6F2812的存儲空間我們首先需要知道2812的存儲器空間被分成了2塊，一塊是程序空間，一塊是數(shù)據(jù)空間，而無論是那一塊的內(nèi)容，我們都需要借助于兩種總線來進行傳送相關(guān)的內(nèi)容——地址總線和數(shù)據(jù)總線，用地址總線來傳送存儲單元的地址，而用數(shù)據(jù)總線來傳送存儲單元內(nèi)的內(nèi)容。2812的存儲器接口具有3條地址總線和3條數(shù)據(jù)總線，片內(nèi)集成了RAM、ROM和FLASH，具體的存儲器資源如下表所示。存儲器名稱存儲器容量存儲器名稱存儲器容量FLASH

128K*16位M0(SRAM)1K*16位H0(SRAM)8K*16位M1(SRAM)1K*16位L0(SRAM)4K*16位BootROM4K*16位L1(SRAM)4K*16位OTP（一次性可編程程序空間）1K*16位2023/1/31F2812的存儲空間存儲器映像也就是存儲器的地圖，給存儲器單元劃分地址，我們可以根據(jù)這些地址找到相應(yīng)的存儲器，才可以將指令或數(shù)據(jù)放到相應(yīng)的存儲單元里面去。可以給每一個存儲單元分配地址，相臨的存儲單元地址加1。F2812的存儲器是統(tǒng)一編址的，使用連續(xù)的地址范圍從0x000000~0x3fffff。把所有的存儲器（包括外擴的片外存儲器）都放到這個線性的地址空間里面，每一個存儲單元的地址都是唯一的。F2812的存儲器映射如圖F2812的存儲器映像2023/1/31

F2812的存儲空間外設(shè)幀0、1、2這三個空間只能為數(shù)據(jù)空間，而且這三塊用來存儲2812所有的外設(shè)寄存器。外設(shè)幀1、2為protected類型。也就是說這些空間里面的外設(shè)寄存器不能隨便進行配置。在改變這些寄存器的值時需要“EALLOW”和“EDIS”。地址0x002000~0x006000到的片內(nèi)存儲器被保留，用戶不能使用，一部分的地址用來為外部擴展存儲器第0區(qū)和第1區(qū)的地址范圍。第0區(qū)大小為8K地址范圍0x002000~0x004000，第1區(qū)大小也是8K，地址范圍是0x004000~0x006000，而且第0區(qū)和第1區(qū)使用一個公用的片選信號XZCS0ANDCS1。第1區(qū)也是protected類型，受到EALLOW和EDIS保護。外部存儲區(qū)的第2區(qū)和第6區(qū)最大都可外擴512K的空間。其中第2區(qū)的地址范圍是0x080000~0x100000，第6區(qū)的地址范圍是0x100000~0x180000。OTP也就是一次可編程空間，當(dāng)數(shù)據(jù)寫到其中之后，里面的內(nèi)容無法再改變。地址范圍是0x3D7800~0x3D7C00，其中的1K空間已經(jīng)有TI公司留作系統(tǒng)測試所用，剩下的1K空間可供用戶使用。一般不使用該區(qū)域，如果使用即可做程序存儲區(qū)也可作為數(shù)據(jù)存儲區(qū)，同時該模塊中的內(nèi)容也受到代碼安全模塊（CSM）的保護。大小為2K*16位空間。之后的區(qū)域為F2812的128KFLASH空間。FLASH空間的0x3FFF8~0x3F8000的部分一共為8x16K，共128位。這128位用作FLASH的密碼取，用來保護FLASH中的內(nèi)容。這128位密碼還可以保護L0、L1區(qū)域，因為L0、L1也是SecurityBlock,受到密鑰的保護。2023/1/31

F2812的存儲空間接下來的8K×16位空間為H0空間，最后為BootRom和外擴第7區(qū)的空間。地址范圍0x3FF000~0x3FFFC0同時對應(yīng)這兩個空間。由于每個地址只能對應(yīng)一個唯一的存儲空間，也就是這兩個區(qū)域同時只能使用一個區(qū)域。這取決于MP/MC引腳的狀態(tài)。如果引腳MP/MC接地，MP/MC的值時0的話，那么我們使用的是片內(nèi)的BootRom空間，也就是說程序是從片內(nèi)存儲區(qū)啟動的。如果說MP/MC這個引腳接的是3.3V的高電平，那么它的值是1，使用的是外接的第7區(qū)，程序是從外擴的第7區(qū)啟動的。當(dāng)MP/MC這個引腳接地時，CPU處在微計算機模式下；當(dāng)MP/MC這個引腳接高電平時，CPU處在微處理器模式下。我們通常讓CPU運行在微計算機模式下。BootRom區(qū)域也稱為引導(dǎo)Rom,實現(xiàn)DSP的BootLeader功能，這一部分空間里主要安裝TI產(chǎn)品的版本號、發(fā)布的數(shù)據(jù)、校驗求和信息、復(fù)位矢量、CPU矢量以及一些數(shù)學(xué)表格。廠家在芯片出廠時已經(jīng)在BootRom的0x3FFC00~0x3FFFBF這一段裝有TI的引導(dǎo)裝載程序。當(dāng)DSP被設(shè)置為微計算機模式時，CPU在復(fù)位后就會執(zhí)行這段程序，然后完成BootLeader功能。平時使用時，當(dāng)CCS通過仿真器與DSP建立連接后會彈出一個代碼段，其中的內(nèi)容可以看到程序的指針指在了0x3FFC00地址上。2023/1/31

F2812的引腳功能介紹1.電源信號引腳名稱引腳序列號I/O/Z2PU/PD3功能描述179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBK電源信號VDDH123201.8V內(nèi)核電源VDDL13729VDDP55642VDDP97556VDDP12－63VDDK1210074VDDG1211282VDDC1412894VDDB10143102VDDC81541102023/1/31引腳名稱引腳序列號I/O/Z2PU/PD3功能描述179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBK電源信號VSSG41917內(nèi)核以及數(shù)字I/O地VSSK13226VSSL23830VSSP45239VSSK658－VSSP87053VSSM107859VSSL118662VSSK139973VSSJ14105－VSSG13113－VSSE1412088VSSB1412995VSSD10142－VSSC10－103VSSB81531092023/1/31引腳名稱引腳序列號I/O/Z2PU/PD3功能描述179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBK電源信號VDDIO31I/O口數(shù)字電源（3.3V）VDDIO64VDDIO81VDDIO－VDDIO114VDDIO145VDD3VL69Flash內(nèi)核電源，應(yīng)為3.3V

1.電源信號2023/1/31

2.JTAG接口及其他信號引腳

X1/XCLKIN——晶體振蕩器輸入。X2——晶體振蕩器輸出。X1/XCLKIN引腳也可以用來提供外部時鐘。28x可以使用外部時鐘源，該時鐘源通過X1/XCLKIN引腳提供適當(dāng)?shù)燃壍碾妷骸Ｗⅲ阂_上的電壓是1.8V(或1.9V)的內(nèi)核數(shù)字信號電壓，而不是3.3V的I/O端口電壓?？梢允褂勉Q位二極管來保證時鐘信號在邏輯高時不超過1.8V(或1.9V)，或直接使用1.8V的振蕩器。2023/1/31XCLKOUT——源于SYSCLKOUT的時鐘輸出，用于產(chǎn)生外部等待狀態(tài)及通用時鐘源。XCLKOUT的頻率和SYSCLKOUT的頻率相等或者是它的1/2，或是1/4。復(fù)位時XCLKOUT＝SYSCLKOUT/4設(shè)置XINTCNF2寄存器的第3位（CLKOFF）為1可以關(guān)閉XCLKOUT信號。與其他通用用途引腳不同，XCLKOUT引腳在復(fù)位期間不會置于高阻態(tài)。2023/1/31—芯片復(fù)位（輸入）和程序監(jiān)視器復(fù)位（輸出）。器件復(fù)位時，使器件終止運行。PC指向地址0x3FFFC0；當(dāng)變?yōu)楦邥r，程序從PC所指向的地址開始執(zhí)行。當(dāng)程序監(jiān)視器復(fù)位時，DSP將該引腳拉為低電平，持續(xù)時間為512個XCLKIN周期。該引腳的輸出緩沖器是一個帶內(nèi)部上拉(典型值為100uA)的漏極開路緩沖器。推薦該引腳應(yīng)該由一個漏極開路設(shè)備驅(qū)動。(ExternalReset)2023/1/31GPIO外設(shè)模塊信號引腳序號I/O/ZPU/PD引腳說明179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBKGPIO/外設(shè)模塊信號GPIOA/EVA信號GPIOA0PWM1(O)M129268I/O/ZPUGPIO/PWM1輸出GPIOA1PWM2(O)M149369I/O/ZPUGPIO/PWM2輸出GPIOA2PWM3(O)L129470I/O/ZPUGPIO/PWM3輸出GPIOA3PWM4(O)L139571I/O/ZPUGPIO/PWM4輸出GPIOA4PWM5(O)K119872I/O/ZPUGPIO/PWM5輸出GPIOA5PWM6(O)K1410175I/O/ZPUGPIO/PWM6輸出GPIOA6TIPWM_T1CMP(I)J1110276I/O/ZPUGPIO/定時器1輸出GPIOA7T2PWM_T2CMP(I)J1310477I/O/ZPUGPIO/定時器2輸出3.GPIO信號2023/1/31GPIO外設(shè)模塊信號引腳序號I/O/ZPU/PD引腳說明179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBKGPIO/外設(shè)模塊信號GPIOA/EVA信號GPIOA8CAP1_QEP1(I)H1010678I/O/ZPUGPIO/捕獲1輸入GPIOA9CAP2_QEP2(I)H1110779I/O/ZPUGPIO/捕獲2輸入GPIOA10CAP3_QEPI1(I)H1210980I/O/ZPUGPIO/捕獲3輸入GPIOA11TDRA(I)F1411685I/O/ZPUGPIO/定時器方向GPIOA12TCLKINA(I)F1311786I/O/ZPUGPIO/定時器時鐘輸入GPIOA13

(I)E1312289I/O/ZPUGPIO/比較器1輸出GPIOA14

(I)E1112390I/O/ZPUGPIO/比較器2輸出GPIOA15

(I)F1012491I/O/ZPUGPIO/比較器3輸出2023/1/31GPIO外設(shè)模塊信號引腳序號I/O/ZPU/PD引腳說明179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBKGPIO/外設(shè)模塊信號GPPIOB/EVB信號GPIOB0PWM7(O)N24533I/O/ZPUGPIO/PWM7輸出GPIOB1PWM8(O)P24634I/O/ZPUGPIO/PWM8輸出GPIOB2PWM9(O)N34735I/O/ZPUGPIO/PWM9輸出GPIOB3PWM10(O)P34836I/O/ZPUGPIO/PWM10輸出GPIOB4PWM11(O)L44937I/O/ZPUGPIO/PWM11輸出GPIOB5PWM12(O)M45038I/O/ZPUGPIO/PWM12輸出2023/1/31GPIO外設(shè)模塊信號引腳序號I/O/ZPU/PD引腳說明179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBKGPIO/外設(shè)模塊信號GPPIOB/EVB信號GPIOB8CAP4_QEP3(I)M55743I/O/ZPUGPIO/捕獲4輸入GPIOB9CAP5_QEP4(I)M65944I/O/ZPUGPIO/捕獲5輸入GPIOB10CAP6_QEPI2(I)P66045I/O/ZPUGPIO/捕獲6輸入GPIOB11TDIRB(I)L87154I/O/ZPUGPIO/定時器方向GPIOB12TCLKINB(I)K87255I/O/ZPUGPIO/定時器時鐘輸入GPIOB13

(I)N66146I/O/ZPUGPIO/比較器4輸出GPIOB14

(I)L66247I/O/ZPUGPIO/比較器5輸出GPIOB15

(I)K76348I/O/ZPUGPIO/比較器6輸出2023/1/31GPIO外設(shè)模塊信號引腳序號I/O/ZPU/PD引腳說明179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBKGPIO/外設(shè)模塊信號GPIOD/EVA信號GPIOD0

(I)

H1411081I/O/ZPU定時器1比較輸出GPIOD1

(I)

G1011584I/O/ZPU定時器2比較輸出/EVA啟動外部模數(shù)轉(zhuǎn)換GPIOD/EVB信號GPIOD3

(I)P107960I/O/ZPU定時器3比較輸出GPIOD4

(I)P118361I/O/ZPU定時器4比較輸出/EVB啟動外部模數(shù)轉(zhuǎn)換2023/1/31GPIO外設(shè)模塊信號引腳序號I/O/ZPU/PD引腳說明179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBKGPIO/外設(shè)模塊信號GPIOE/中斷信號GPIOE0

(I)

D9149106I/O/Z－GPIO/XINT1/內(nèi)核輸入GPIOE1XINT2_ADCSOC(I)D8151108I/O/Z－GPIO/XINT2/模數(shù)轉(zhuǎn)換啟動GPIOE2XNMI_XINT13(I)E8150107I/O/ZPUGPIO/XNMI/XINT132023/1/31GPIO外設(shè)模塊信號引腳序號I/O/ZPU/PD引腳說明179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBKGPIO/外設(shè)模塊信號GPIOF/SPI信號GPIOF0SPISIMOA(O)M14031I/O/Z－GPIO/SPI從動輸入、主動輸出GPIOF1SPISOMIA(I)N14132I/O/Z－GPIO/SPI從動輸出、主動輸入GPIOF2SPICLKA(I/O)K23427I/O/Z－GPIO/SPI時鐘GPIOF3SPISTEA(I/O)K43528I/O/Z－GPIO/SPI