第02章 硬件結構

第2章TMS320x28xx的硬件結構2.1C28x的基本結構2.2C28x的主要特性2.3C28x的內部總線結構2.4C28x的存儲空間結構2.5C28x的片內外設電路2.6C28x的系統控制2023/2/11DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構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，能夠實現復雜的控制算法,大幅度提高應用效率、降低功耗。

TMS320C2000系列DSP芯片上整合了FLASH存儲器、快速的AD轉換器、增強的CAN模塊、時間管理器、正交編碼電路接口、多通道緩沖串口等外設。2023/2/12DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.1’C28x的基本結構

TMS320C28x（簡稱’C28x）是TI公司為實現低功耗、高速實時信號處理而專門設計的32位定點數字信號處理器內核，采用改進的哈佛結構，具有高度的操作靈活性和運行的高速度，適應于控制系統等實時嵌入式應用的需要。2023/2/13DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.1’C28x的基本結構

1.’C28x的主要優(yōu)點

①圍繞3組數據總線和3組地址總線而建立的改進哈佛結構，提高了系統的多功能性和操作的靈活性。②

具有高度并行性和專用硬件邏輯的CPU設計，提高了芯片的性能。

③

具有完善的尋址方式和高度專業(yè)化指令系統,更適應于快速算法的實現和高級語言編程的優(yōu)化。

2023/2/14DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.1’C28x的基本結構

1.’C28x的主要優(yōu)點

④模塊化結構設計，使派生器件得到了更快的發(fā)展。⑤采用先進的IC制造工藝，降低了芯片的功耗,提高了芯片的性能。

⑥采用先進的靜態(tài)設計技術，進一步降低了功耗，使芯片具有更強的應用能力。2023/2/15DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.’C28x的內部結構

TMS320C28x的組成

中央處理器CPU

I/O功能擴展接口

內部總線控制

特殊功能寄存器

數據存儲器RAM

程序存儲器Flash/ROM

串行口Jtag接口

定時系統

中斷系統2023/2/16DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.’C28x的內部結構

功能框圖（見下一頁）2023/2/17DSP技術及應用2023/2/18DSP技術及應用TMS320X28xx系列DSP比較2023/2/19DSP技術及應用C24x系列CPU單元結構框圖2023/2/110DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.2

’C28x的主要特性

1．CPU

高性能靜態(tài)CMOS技術：150MHz，低功耗（核電壓1.8V，I/O口電壓3.3V）

32-bit定點DSPTI近年新推出的32位定點DSP芯片。其乘法器可以執(zhí)行32×32位的乘法，得到64位的結果。參與乘法的兩個乘數可以是帶符號的數、不帶符號的數，或一個帶符號的數而另一個為不帶符號的數。2023/2/111DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.2

’C28x的主要特性

1．CPU

C28X支持32位單周期指令，其數據地址為32位，程序地址為22位，可以訪問4G字（16位）的數據空間和4M字的程序空間。32x32bitMAC2次單周期16x16MAC(DMAC)快速中斷響應機制單周期讀、寫、修改指令8級流水線，完全避免硬件流水線沖突向上代碼兼容性：C27x目標-兼容模式、C28x模式及C2xLP源-兼容模式2023/2/112DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構

2.2

’C28x的主要特性

2．存儲器

片內集成大容量存儲器：最多128K字的Flash存儲器、1K字的OTP型ROM、18K字RAM外部存儲器接口EMIF：多達1MB的存儲器、可編程軟件等待狀態(tài)、三個獨立的片選2023/2/113DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構

2.2

’C28x的主要特性

2．存儲器

片內存儲器8K×16位的Flash存儲器1K×16位的OTP型只讀存儲器L0和L1：兩塊4K×16位的單口隨機存儲器（SARAM）H0：一塊8K×16位的單口隨機存儲器M0和M1：兩塊1K×16位的單口隨機存儲器自舉只讀存儲器（BootROM）4K×16位2023/2/114DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構

2.2

’C28x的主要特性

3．指令系統●支持單指令重復和塊指令重復操作●支持存儲器塊傳送指令●支持32位長操作數指令●具有支持2操作數或3個操作數的讀指令●具有能并行存儲和并行加載的算術指令●支持條件存儲指令及中斷快速返回指令

2023/2/115DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構

2.2’C28x的主要特性

4．系統控制●具有軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器●設有可編程分區(qū)轉換邏輯電路●帶有內部振蕩器或外部時鐘源的片內鎖相環(huán)（PLL）發(fā)生器●具有外部總線判斷控制，以斷開外部的數據總線、地址總線和控制信號●數據總線具有總線保持器特性2023/2/116DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構

2.2

’C28x的主要特性

5．在片外圍電路兩個事件管理器EVA、EVB（每個包含2個16位通用定時器、8個PWM通道、3個捕獲單元、QEP接口電路）12位ADC3個通用定時器TIMER0/1/28到16位可編程的SCI16位SPI多通道緩沖串行口（McBSP）增強型CAN控制器最多56個通用IO2023/2/117DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.2’C28x的主要特性

6．電源●具有多種節(jié)電模式?？捎肐DLE1、IDLE2和IDLE3指令來控制芯片功耗，使CPU工作在省電方式?！窨稍谲浖刂葡拢笴LKOUT輸出信號。

7．片內仿真接口●具有符合IEEE1149.1標準的片內仿真接口。

2023/2/118DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.3C28xDSP的內部總線結構

TMS320C28x的結構是以5組32位總線和1組22位為核心，形成了支持高速指令執(zhí)行的硬件基礎。3個地址總線PABProgramaddressbus.ThePABcarriesaddressesforreadsand

writesfromprogramspace.PABisa22-bitbus.DRABData-readaddressbus.The32-bitDRABcarriesaddressesfor

readsfromdataspace.DWABData-writeaddressbus.The32-bitDWABcarriesaddressesfor

writestodataspace.2023/2/119DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.3C28xDSP的內部總線結構Thememoryinterfacealsohasthreedatabuses:PRDBProgram-readdatabus.ThePRDBcarriesinstructionsordataduring

readsfromprogramspace.PRDBisa32-bitbus.DRDBData-readdatabus.TheDRDBcarriesdataduringreadsfromdata

space.PRDBisa32-bitbus.DWDBData-/Program-writedatabus.The32-bitDWDBcarriesdataduring

writestodataspaceorprogramspace.2023/2/120DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.3C28xDSP的內部總線結構

ROM/

FlashSARAMMemory-

Mapped

Registers外設地址總線外設數據總線

ControlBusPABDRABDWABPRDBDRDBDWEBExternal

SignalsCPUOn-Chip

Peripherals/

Registers2023/2/121DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.3C28xDSP的內部總線結構AccessTypeAddressBusDataBusReadfromprogramspacePABPRDBReadfromdataspaceDRABDRDBWritetoprogramspacePABDWDBWriteto

dataspaceDWABDWDB2023/2/122DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.3C28xDSP的內部總線結構能同時進行的操作：1.ReadfromprogramspaceWritetodataspace2.ReadfromdataspaceWritetodataspace

3.ReadfromdataspaceWritetoprogramspace2023/2/123DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構1．PRDBProgram-readdatabus主要用來傳送取自程序存儲器的指令代碼和立即操作數。從：程序空間(使用地址總線PAB)到：數據空間的目標地址或CPU中的乘法器和加法器PRDB總線既可以將程序空間的操作數據(如系數表)送至數據空間的目標地址中，以實現數據移動，也可以將程序空間的操作數據傳送乘法器和加法器中，以便執(zhí)行乘法-累加操作。2023/2/124DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2．DRDBData-readdatabus總線分別與不同功能內部單元相連接:如：CPU、程序地址產生邏輯PAGEN、數據地址產生邏輯

DAGEN、片內外設和數據存儲器等。3．DWDBData-/Program-writedatabus2023/2/125DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構

2.4

C28x的存儲空間和存儲器空間配置

2.4.1存儲空間分成3個相互獨立可選擇的存儲空間：（統一編址）

64K字（16位）的程序存儲空間；

64K字（16位）的數據存儲空間；

64K字（16位）的I/O空間。

程序存儲空間：用來存放要執(zhí)行的指令和指令執(zhí)行中所需要的系數表(數學用表)；

數據存儲空間：用來存放執(zhí)行指令所需要的數據；

I/O存儲空間：用來提供與外部存儲器映射的接口，可以作為外部數據存儲空間使用。2023/2/126DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構

2.4

C28x的存儲空間和F2812的存儲器映射2.4.2F2812的片內存儲器：所有’C28x芯片都含有片內RAM和ROM。DARAM：由存儲器內的一些分塊組成。每個DARAM塊在單周期內能被訪問2次。

SARAM：由存儲器分塊組成。

每個SARAM塊在單周期內只能被訪問1次。片內RAM

：DARAM和SARAM既可以被映射到數據存儲空間用來存儲數據，也可以映射到程序空間用來存儲程序代碼。（SARAM——單尋址RAM）片內ROM：主要存放固化程序和系數表。一般構成程序存儲空間，也可以部分地映射在數據存儲空間。2023/2/127DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構

2.4

C28x的存儲空間和F2812的存儲器映射2.4.2F2812的片內存儲器：片內存儲器的優(yōu)點：

●不需要插入等待狀態(tài)；

●與外部存儲器相比，成本低；

●比外部存儲器功耗小。2023/2/128DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.4.3

F2812的存儲器映射

內部RAM總是映射到數據存儲空間，但也可映射到程序存儲空間。

ROM可以靈活地映射到程序存儲空間，同時也可以部分地映射到數據存儲空間。存儲空間的任何一種存儲器都可以駐留在片內或片外。

2023/2/129DSP技術及應用第2章TMS320C28x的硬件結構2.4.3.1程序存儲空間1．程序存儲空間的配置

程序存儲空間可通過PMST寄存器的MP/MC和OVLY控制位來設置內部存儲器的映射地址。

●

MP/MC控制位用來決定程序存儲空間是否使用內部存儲器。當MP/MC=0時，稱為微計算機模式。當MP/MC=1時，稱為微處理器模式。

2023/2/130DSP技術及應用DSP系列DSP類型特性C28x32位定點150MIPS，32×32位的乘法累加器，外設中斷擴展模式，SCI、SPI、CAN、12位AD(80ns)、McBSP、watchdog、內部flash存儲器，1.9V內核電壓C24x16位定點40MIPS，16×16位乘法累加器，中斷控制器，EMIF接口，SCI、SPI、CAN、10位AD(375ns)、McBSP、watchdog、內部Flash存儲器，3.3V內核電壓C28x與C24x的性能比較2023/2/131DSP技術及