【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 令周期內(nèi)完成，從而提高了DSP 的運(yùn)算速度。此外， DSP 的多處理單 元結(jié)構(gòu)還可以利用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)一些特殊的算法，如 FFT 位倒序?qū)ぶ泛腿∧＿\(yùn)算等。 (5)特殊的指令集 為了更好地滿足數(shù)字信號(hào)處理算法的需要，不同系列的 DSP 芯片都具備一些特殊的 DSP 指令，以完成一些專門的運(yùn)算。例如， FIRS 和 LMS 指令，適用于系數(shù)對(duì)稱的 FIR 濾波器和 LMS 算法。 (6)豐富的外設(shè) 為了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方便，各種 型號(hào)的 DSP 都設(shè)置了豐富的外設(shè)。主要包括 :時(shí)鐘發(fā)生器 。定時(shí)器 。通用 I/O 口 。軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器 。串行口 。DMA 控制器 。主機(jī)接口和 JTAG 邊界掃描邏輯電路。 芯片結(jié)構(gòu)及性能介紹 TMS320C2020 系列是美國(guó) TI 公司推出的最佳測(cè)控應(yīng)用的定點(diǎn) DSP 芯片，其主流產(chǎn)品分為四個(gè)系列： C20x、 C24x、 C27x 和 C28x。 TMS320C28x 系列是 TI 公司最新推出的 DSP 芯片，是目前國(guó)際市場(chǎng)上最先進(jìn)、功能最強(qiáng)大的 32 位定點(diǎn) DSP 芯片。它既有數(shù)字信號(hào)處理能力，又具有強(qiáng)大的時(shí)間管理能力和嵌 入式控制功能，特別適用于有大批量數(shù)據(jù)處理的測(cè)控場(chǎng)合，如工業(yè)自動(dòng)化控制、電力電子技術(shù)應(yīng)用、智能化儀器儀表及電機(jī)、馬達(dá)伺服控制系統(tǒng)等。 C28x 系列的主要芯片種為 TMS320F2810 和 TMS320F2812。兩種芯片的差別是： F2812 內(nèi)含 128K*16 位的片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器。有外部存儲(chǔ)器接口，而 F2810僅有 64K*16 位的片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器，且無(wú)外部存儲(chǔ)器接口。 特征 F2810 F2812 SRAM（ 16 位 /字） 18K 18K 片內(nèi) Flash（ 16 位 /字） 64K 128K 片內(nèi) Flash/SRAM 的密鑰 有 有 BootROM 有 有 掩膜 ROM 有 有 外部存儲(chǔ)器接口 無(wú) 無(wú) 事件管理器 A和 B（ EVA 和 EVB） EVA、 EVB EVA、 EVB 通用定時(shí)器 4 4 比較寄存器 /脈寬限制 16 16 捕獲 /正交解碼脈沖電路 6/2 6/2 看門狗定時(shí)器 有 有 12 位的 ADC 有 有 通道數(shù) 16 16 32 位的 CPU 定時(shí)器 3 3 串行外圍接口 有 有 串行通信接口（ SCI） A 和 B SCIA、 SCIB SCIA、 SCIB 控制器局域網(wǎng)絡(luò) 有 有 多通 道緩沖串行接口 有 有 數(shù)字輸入 /輸出引腳 (共享 ) 有 有 外部中斷源 3 3 供電電壓 核心電壓 I/O 電壓 核心電壓 I/O 電壓 封裝 128 針 PBK 179 針 GHH， 176 針 PGF 溫度選擇： A： 40℃～ +85℃ B ： 40 ℃～ +125℃ PBK 僅適用于TMS PGF 和 GHB 僅適用于TMS 產(chǎn)品狀況 產(chǎn)品預(yù)覽（ PP） 高級(jí) 信息 （ AI） AI （ TMP） AI （ TMP） 產(chǎn)品數(shù)據(jù)（ PD） 代碼保護(hù)的模塊 圖 11 C28x 功能框圖 注 ： + 器件上提供 96 個(gè)中斷， 45 個(gè)可用； + XINTF 在 F2810 上不可用 。 TMS320F2812 的主要特點(diǎn)： 1）采用高性能靜態(tài) CMOS 制造工藝 主頻達(dá) 150MHZ(時(shí)鐘周期 ) 低功耗 (150MHz 核電壓 ,135MHz 以下核電壓 ,I/O 口電壓) Flash 編程電壓為 2）支持 JTAG 邊沿掃描 3）高性能 32 位 CPU 16 16 和 32 32 乘積累加操作 16 16 雙乘積累加器 程序和數(shù)據(jù)空間分開尋址 (哈佛總線結(jié)構(gòu) ) 快速中斷響應(yīng)和處理 統(tǒng)一寄存器編程模式 可達(dá) 4M 的線性程序地址 可達(dá) 4M 的線性數(shù)據(jù)地址 高效的代碼轉(zhuǎn)換能力 (支持 C/C++和匯編語(yǔ)言 ) 4） 片上存儲(chǔ)器 有多達(dá) 128K 16 的 FLASH 存儲(chǔ)器 或 有多達(dá) 128K 16 的 ROM 5）外部存儲(chǔ)器接口 有多達(dá) 1MB 的尋址空間 三個(gè)獨(dú)立的片選端 6）時(shí)鐘與系統(tǒng)控制 支持動(dòng)態(tài)的改變鎖相環(huán) (PLL)的頻率 片上振蕩器 7）三個(gè)外部中斷 8）外部中斷擴(kuò)展 (PIE)模塊，支持 45 個(gè)外部中斷 9） 128 位的密鑰 /鎖 保護(hù) FLASH/ROM 防止固化在 ROM 中的程序被盜 10）三個(gè) 32 位的 CPU 定時(shí)器 11）串口外圍設(shè)備 串行外部設(shè)備接口 (SPI) 兩個(gè)串行通信接口 (SCIs) 12） 12 位的 ADC,16 通道 2 個(gè) 8 通道的輸入多路選擇器 兩個(gè)采樣保持器 單 /連續(xù)通道轉(zhuǎn)換 快速轉(zhuǎn)換率 80ns/(兆采 樣每秒 ) 可用兩個(gè)事件管理器順序觸發(fā) 8 對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換 13）多達(dá) 56 個(gè)獨(dú)立的可編程、多用途通用輸入 /輸出 (GPIO)引腳 C281x 外設(shè)介紹 由于 C281x 數(shù)字信號(hào)處理器集成了很多內(nèi)核可以訪問(wèn)和控制的外部設(shè)備，C281x 內(nèi)核需要通過(guò)某種方式來(lái)讀 /寫外設(shè)。為此，處理器將所有的外設(shè)都映射到了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。每個(gè)外設(shè)被分配一段相應(yīng)的地址空間，主要包括配置寄存器、輸入寄存器、輸出寄存器和狀態(tài)寄存器。每個(gè)外設(shè)只要通過(guò)簡(jiǎn)單的訪問(wèn)存儲(chǔ)器中的寄存器就可以適用該設(shè)備。 外設(shè)通過(guò)外設(shè)總線（ PBUS）連接到 CPU 的內(nèi)部存儲(chǔ)器接口上，如圖所示。所有的外設(shè)包括看門狗和 CPU 時(shí)鐘在內(nèi)，在使用之前必須配置相應(yīng)的控制寄存器。 C281xCPU+JTAG SARAM 存儲(chǔ)器接口 邏輯I/F Flash ROM (最多 128K 16 位 ) P 總線接口 SCI CAN Mcbsp WD ADC 控制 中斷復(fù)位等 I/O寄存器 SPI EVENT管理器EVB 和EVA ADC （ 1） 事件管理器 在 C281x 數(shù)字信號(hào)處理器上有兩個(gè)事件管理器， EVA 和 EVB，是數(shù)字電機(jī)控制應(yīng)用使用的非常重要的外設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電設(shè)備控制的多種必要的功能。每個(gè)事件管理器模塊包括：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 C281x 數(shù)字信號(hào)處理器上的 ADC 模塊將外部的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量， ADC 模塊可以將一個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行濾波或者實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。尤其是在電機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)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)的閉環(huán)控制。 （ 3） 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 之間的高速串行通信。應(yīng)用中經(jīng)常使用 SPI 接口和擴(kuò)展外設(shè)的移位寄存器、 LCD 顯示以及 ADC 等外設(shè)通信。 SCI 屬于異步串行接口，支持標(biāo)準(zhǔn)的 UART 異步通信模式 i，并采用 NRZ(NoReturnZero)數(shù)據(jù)格式，可以通過(guò) SCI 串行接 口與其他的異步外設(shè)進(jìn)行通信。 （ 4） CAN 總線通信模塊 TMS320F281x 數(shù)字信號(hào)處理器上的 CAN 總線接口模塊是增強(qiáng)型的CAN 接口，完全支持 總線規(guī)范。它有 32 個(gè)可配置的接收 /發(fā)送郵箱，支持消息的定時(shí)郵遞功能。最高通信速率可以達(dá)到 1Mbps?？梢允褂迷摻涌跇?gòu)建高可靠的 CAN 總線控制或監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò) 。 （ 5） 看門狗 看門狗主要用來(lái)檢測(cè)軟件和硬件的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)部計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。為了避免產(chǎn)生不必要的復(fù)位，要求用戶定期對(duì)看門狗定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位。如果不明的原因使 CPU 中斷程序，看門狗將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào) ，比如系統(tǒng)軟件進(jìn)入了一個(gè)死循環(huán)或者 CPU 的程序運(yùn)行到了不確定的程序空間，從而 使系統(tǒng)不能正常工作。在這種情況下，看門狗電路將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使 CPU 復(fù)位，程序從系統(tǒng)軟件的開始執(zhí)行。通過(guò)這種方式，看門狗有效的提高了系統(tǒng)的可靠性。 （ 6） 通用目的數(shù)字量 I/O 在 C281x 處理器有限的引腳當(dāng)中，相當(dāng)一部分都是特殊功能引腳和 GPIO 引腳公用的。實(shí)際上， GPIO 作為與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，也是非常有用的。GPIO Mux 寄存器選擇這些引腳的功能（特殊功能引腳或數(shù)字量 I/O），如果配置成通用的數(shù)字 I/O 引腳，則還需要 PxDATDIR 數(shù)據(jù)和方向控制寄存器來(lái)控制。 （ 7） PLL 時(shí)鐘模塊 鎖相環(huán)（ PLL）模塊主要用來(lái)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(guò)鎖相環(huán)倍頻或分頻后提供給 DSP 內(nèi)核。 C281x數(shù)字信號(hào)處理器能夠?qū)崿F(xiàn) ~10 倍的倍頻。 （ 8） 多通道緩沖串口 (Mcbsp) 多通道緩沖串口主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 除 DMA 外，與 TMS320C54x/TS30C55x 數(shù)字信號(hào)處理器的 McBSP 兼容； 全雙工通信模式； 雙緩沖數(shù)據(jù)寄存器，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的通信數(shù)據(jù)流； 收發(fā)的幀和時(shí)鐘相互獨(dú)立； 可以采用外部移位時(shí)鐘或內(nèi)部的時(shí)鐘 ； 支持 1 1 24 或 32 位的數(shù)據(jù)格式； 幀同步和數(shù)據(jù)時(shí)鐘的極性都是可編程的； 可編程的內(nèi)部時(shí)鐘和同步幀； 支持 Abis 模式； 能同 CODEC、 AIC（ Analog Interface Chips）等標(biāo)準(zhǔn)串行 A/D 和 D/A器件接口； 同 SPI 接口兼容，當(dāng)系統(tǒng)工作在 150HZ 頻率時(shí)， SPI 接口模式可以工作在 75Mbps； 兩個(gè) 16*16 深度的發(fā)送通道 FIFO； 兩個(gè) 16*16 深度的接受通道 FIFO； （ 9） 外部中斷接口 （ 10） TMS320F281x 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。并將這些中斷分成 8 組，每一組有 12個(gè)中斷源，根據(jù)中斷向量表來(lái)確定產(chǎn)生的中斷類型。 CPU 將自動(dòng)獲取中斷向量，在響應(yīng)中斷時(shí)， CPU 需要 9 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘完成中斷向量的獲取和重要 CPU 寄存器的保護(hù)（中斷響應(yīng)延時(shí)為 9 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘）。因此，CPU 能夠相當(dāng)快地響應(yīng)外設(shè)產(chǎn)生的中斷。 (11） JTAG ?JTAG(Joint Test Action Group)聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組 。 是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議 ,主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試?，F(xiàn)在多數(shù)的高級(jí)器件都支持 JTAG 協(xié)議，如DSP、 FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）器件等 。 (12） 12 位 ADC， 16 通道 ADC 模塊有 16 個(gè)通道，可配置為兩個(gè)獨(dú)立的 8 通道模塊以便為事件管理器 A 和 B 服務(wù)。兩個(gè)獨(dú)立的 8 通道模塊可以級(jí)聯(lián)組成一個(gè) 16 通道模塊。雖然有多個(gè)輸入通道和兩個(gè)序列器，但在 ADC 模塊中只有一個(gè)轉(zhuǎn)換器。 TLV320AIC23 芯片 TLV320AIC23 是 TI 公司推出的一款高性能立體聲音頻編解碼器，內(nèi)