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文檔簡介
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(hào)處理技術(shù)①
DigitalSignalProcessor數(shù)字信號(hào)處理器②①信號(hào)處理的知識(shí):時(shí)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(hào)處理技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理器中什么是數(shù)字信號(hào)?通常流過器件的電壓、電流都是模擬信號(hào)。2023/1/31
一綜述
模擬信號(hào)采樣量化編碼AD轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)0000000011111111DSP就是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)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(jī)),它是為中、低成本控制領(lǐng)域而設(shè)計(jì)和開發(fā)的。單片機(jī)價(jià)格低、使用方便,但與DSP相比,處理速度較慢。ARM:具有比較強(qiáng)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(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。PLC:控制電機(jī)。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(jià)格較貴。例如:手機(jī)?,F(xiàn)在的手機(jī)都有單片機(jī)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(duì)成本低等特點(diǎn),比較適合便攜設(shè)備及消費(fèi)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(diǎn),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(hào)的含義TMS320F2812PBKA2023/1/31
二硬件資源1片內(nèi)資源
F2812采用改進(jìn)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(shí)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(shí)可以取指令和取操作數(shù),并行地進(jìn)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(diǎn)于一身,具有強(qiáng)大的控制和信號(hào)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(chǔ)器:最多128K字的Flash存儲(chǔ)器、1K字的OTP型ROM、18K字RAM。時(shí)鐘和系統(tǒng)控制外設(shè)中斷模塊(PIE)可以支持45個(gè)外設(shè)中斷2023/1/31二硬件資源兩個(gè)事件管理器EVA、EVB。每個(gè)包含2個(gè)16位通用定時(shí)器、8個(gè)PWM(脈寬調(diào)制信號(hào))輸出通道、3個(gè)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(gè)通用定時(shí)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(qiáng)型CAN控制器最多56個(gè)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(gè)事件管理器,EVA和EVB,是數(shù)字電機(jī)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(jī)電設(shè)備控制的多種必要功能,每個(gè)事件管理器包括:定時(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,ADC模塊可以將控制信號(hào)進(jìn)行濾波或者實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制,尤其在電機(jī)控制系統(tǒng)中,采用ADC模塊采集電機(jī)的電流或者電壓實(shí)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(gè)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(gè)DSP之間的串行通信。SCI屬于異步通信接口,支持標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行通信。(4)CAN總線通信模塊F2812上的CAN總線是增強(qiáng)型的eCAN接口,支持完整的CAN2.0協(xié)議,有32個(gè)可以配置的收/發(fā)郵箱,支持消息定時(shí)功能,而且抗干擾性強(qiáng),最高通信速率可達(dá)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(jìn)行軟件編程時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到看門狗復(fù)位??撮T狗主要用來檢測軟件和硬件的運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)內(nèi)部計(jì)數(shù)器一處使將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。為了比便不必要的復(fù)位,用戶需定期的對(duì)看門狗定時(shí)器進(jìn)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(gè)復(fù)位信號(hào)。最常見的就是系統(tǒng)軟件進(jìn)入了一個(gè)死循環(huán)或者CPU的程序運(yùn)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(dòng)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(duì)相應(yīng)控制寄存器的設(shè)置實(shí)現(xiàn)。2023/1/31二硬件資源(7)PLL時(shí)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(gè)參考時(shí)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(hào)處理器支持多種外設(shè)中斷,外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊最多支持96個(gè)獨(dú)立的中斷。這些中斷分成8組,每組12個(gè)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(dòng)獲取中斷向量,在響應(yīng)中斷時(shí),CPU需要在9個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘地時(shí)間段內(nèi)完成中斷向量的取或運(yùn)算和重要CPU寄存器的保護(hù)。當(dāng)我們在時(shí)間敏感程序的設(shè)計(jì)時(shí)需要將由該中斷響應(yīng)延時(shí)所需要的9個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘考慮進(jìn)去。(9)存儲(chǔ)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(chǔ)器。芯片同時(shí)提供外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口,外部最高可達(dá)1MB的尋址空間。對(duì)于存儲(chǔ)器的使用我們將在.CMD文件的編寫是做詳細(xì)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(biāo)準(zhǔn):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(biāo)準(zhǔn)上。對(duì)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(hào):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(jì)2812電源部分的時(shí)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(chǔ)器系統(tǒng)控制外部接口GPIO2023/1/31
F2812的存儲(chǔ)空間6F2812的存儲(chǔ)空間我們首先需要知道2812的存儲(chǔ)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(jìn)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(chǔ)單元的地址,而用數(shù)據(jù)總線來傳送存儲(chǔ)單元內(nèi)的內(nèi)容。2812的存儲(chǔ)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(chǔ)器資源如下表所示。存儲(chǔ)器名稱存儲(chǔ)器容量存儲(chǔ)器名稱存儲(chǔ)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(chǔ)空間存儲(chǔ)器映像也就是存儲(chǔ)器的地圖,給存儲(chǔ)器單元?jiǎng)澐值刂?,我們可以根?jù)這些地址找到相應(yīng)的存儲(chǔ)器,才可以將指令或數(shù)據(jù)放到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元里面去??梢越o每一個(gè)存儲(chǔ)單元分配地址,相臨的存儲(chǔ)單元地址加1。F2812的存儲(chǔ)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(chǔ)器(包括外擴(kuò)的片外存儲(chǔ)器)都放到這個(gè)線性的地址空間里面,每一個(gè)存儲(chǔ)單元的地址都是唯一的。F2812的存儲(chǔ)器映射如圖F2812的存儲(chǔ)器映像2023/1/31
F2812的存儲(chǔ)空間外設(shè)幀0、1、2這三個(gè)空間只能為數(shù)據(jù)空間,而且這三塊用來存儲(chǔ)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(jìn)行配置。在改變這些寄存器的值時(shí)需要“EALLOW”和“EDIS”。地址0x002000~0x006000到的片內(nèi)存儲(chǔ)器被保留,用戶不能使用,一部分的地址用來為外部擴(kuò)展存儲(chǔ)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(gè)公用的片選信號(hào)XZCS0ANDCS1。第1區(qū)也是protected類型,受到EALLOW和EDIS保護(hù)。外部存儲(chǔ)區(qū)的第2區(qū)和第6區(qū)最大都可外擴(kuò)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(chǔ)區(qū)也可作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),同時(shí)該模塊中的內(nèi)容也受到代碼安全模塊(CSM)的保護(hù)。大小為2K*16位空間。之后的區(qū)域?yàn)镕2812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(hù)FLASH中的內(nèi)容。這128位密碼還可以保護(hù)L0、L1區(qū)域,因?yàn)長0、L1也是SecurityBlock,受到密鑰的保護(hù)。2023/1/31
F2812的存儲(chǔ)空間接下來的8K×16位空間為H0空間,最后為BootRom和外擴(kuò)第7區(qū)的空間。地址范圍0x3FF000~0x3FFFC0同時(shí)對(duì)應(yīng)這兩個(gè)空間。由于每個(gè)地址只能對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的存儲(chǔ)空間,也就是這兩個(gè)區(qū)域同時(shí)只能使用一個(gè)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(shí)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(chǔ)區(qū)啟動(dòng)的。如果說MP/MC這個(gè)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(kuò)的第7區(qū)啟動(dòng)的。當(dāng)MP/MC這個(gè)引腳接地時(shí),CPU處在微計(jì)算機(jī)模式下;當(dāng)MP/MC這個(gè)引腳接高電平時(shí),CPU處在微處理器模式下。我們通常讓CPU運(yùn)行在微計(jì)算機(jī)模式下。BootRom區(qū)域也稱為引導(dǎo)Rom,實(shí)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(hào)、發(fā)布的數(shù)據(jù)、校驗(yàn)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(shí)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(jì)算機(jī)模式時(shí),CPU在復(fù)位后就會(huì)執(zhí)行這段程序,然后完成BootLeader功能。平時(shí)使用時(shí),當(dāng)CCS通過仿真器與DSP建立連接后會(huì)彈出一個(gè)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(hào)引腳名稱引腳序列號(hào)I/O/Z2PU/PD3功能描述179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBK電源信號(hào)VDDH123201.8V內(nèi)核電源VDDL13729VDDP55642VDDP97556VDDP12-63VDDK1210074VDDG1211282VDDC1412894VDDB10143102VDDC81541102023/1/31引腳名稱引腳序列號(hào)I/O/Z2PU/PD3功能描述179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBK電源信號(hào)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(hào)I/O/Z2PU/PD3功能描述179引腳GHH176引腳PGF128引腳PBK電源信號(hào)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(hào)2023/1/31
2.JTAG接口及其他信號(hào)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(shí)鐘。28x可以使用外部時(shí)鐘源,該時(shí)鐘源通過X1/XCLKIN引腳提供適當(dāng)?shù)燃?jí)的電壓。注:引腳上的電壓是1.8V(或1.9V)的內(nèi)核數(shù)字信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)在邏輯高時(shí)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(shí)鐘輸出,用于產(chǎn)生外部等待狀態(tài)及通用時(shí)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(shí)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(hào)。與其他通用用途引腳不同,XCLKOUT引腳在復(fù)位期間不會(huì)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(shí),使器件終止運(yùn)行。PC指向地址0x3FFFC0;當(dāng)變?yōu)楦邥r(shí),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(shí),DSP將該引腳拉為低電平,持續(xù)時(shí)間為512個(gè)XCLKIN周期。該引腳的輸出緩沖器是一個(gè)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(gè)漏極開路設(shè)備驅(qū)動(dòng)。(ExternalReset)2023/1/31GPIO外設(shè)模塊信號(hào)引腳序號(hào)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(hào)GPIOA/EVA信號(hào)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(shí)器1輸出GPIOA7T2PWM_T2CMP(I)J1310477I/O/ZPUGPIO/定時(shí)器2輸出3.GPIO信號(hào)2023/1/31GPIO外設(shè)模塊信號(hào)引腳序號(hào)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(hào)GPIOA/EVA信號(hào)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(shí)器方向GPIOA12TCLKINA(I)F1311786I/O/ZPUGPIO/定時(shí)器時(shí)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(hào)引腳序號(hào)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(hào)GPPIOB/EVB信號(hào)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(hào)引腳序號(hào)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(hào)GPPIOB/EVB信號(hào)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(shí)器方向GPIOB12TCLKINB(I)K87255I/O/ZPUGPIO/定時(shí)器時(shí)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(hào)引腳序號(hào)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(hào)GPIOD/EVA信號(hào)GPIOD0
(I)
H1411081I/O/ZPU定時(shí)器1比較輸出GPIOD1
(I)
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