第2章 TMS320C2000系列DSP芯片的基本结构及性能要点

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TMS320系列DSP原理、结构及应用

TMS320系列DSP原理、结构及应用
(3)信号处理 信号处理是指将信号从一种形式变成另一种形式的算法或结构,比
如将信号从时域转化为频域,从模拟信号转换为数字信号等。信号处理 的内容涉及广泛,尤其信号的数字处理为信号处理带来了广阔的前景。
由信号、系统和信号处理的定义,可以清晰地看到它们之间的关系, 即信号分析是基础,系统分析是桥梁,信号处理是手段,系统综合是目的。 信号处理作为手段,贯穿信号分析、系统分析、系统综合的始终。
第一章号处理是利用计算机或专用处理设备,以数字的形式对信号进 行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理,以便 提取有用的信息并进行有效的传输与应用。与模拟信号处理相比,数字信 号处理具有精确、灵活、抗干扰能力强、可靠性高、体积小、易于大规模 集成等优点。
第一章 绪论
1.1信号处理技术基础——数字信号处理
数字信号处理包括算法研究和实现方法两个方面的内容:
1.算法研究。算法研究是指如何以最小的运算量和存储器的 使用量来完成指定的任务。20世纪60年代出现的快速傅里叶变 换(FFT),使数字信号处理技术发生了革命性的变化。近几年 来,数字信号处理的理论和方法得到了迅速的发展,诸如:语音 与图像的压缩编码、识别与鉴别,信号的调制与解调、加密和解 密,信道的辨识与均衡,智能天线,频谱分析等各种快速算法都 成为研究的热点,并取得了长足的进步,为各种实时处理的应用 提供了算法基础。
第一章 绪论
1.2 DSP芯片概述
1. DSP 芯片的发展概况
DSP 芯片诞生于 20 世纪 70 年代末,至今已经得到了突飞猛进的发 展,并经历了以下三个阶段:
第一阶段,DSP 的雏形阶段(1980 年前后)。 1978 年 AMI公司生产出第一片 DSP 芯片 S2811。 1979 年美国 Intel 公司发布了商用可编程 DSP器件 Intel2920。 代表性器件主要有:Intel2920(Intel)、 PD7720(NEC)、 TMS320C10(TI)、DSP16(AT&T)、S2811(AMI)、ADSP-21 (AD公司)等

DSP第二章DSP芯片的基本结构和特征

DSP第二章DSP芯片的基本结构和特征
并行移位器:用于小数结果的调整。
允许文本交换的4×12位堆栈 两个间接寻址的辅助寄存器
双通道串行口(TMS32011,TMS320C17/E17) 协处理器接口(TMS320C17/E17) 器件封装:40脚双列直插(DIP)/44脚塑封(PLCC)
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12
2.3.1.2 TMS320C10 TMS32010采用改进的哈佛结构,即程序和数据
DSP芯片的特征就是有一个专用的硬件乘法器。 在TMS320系列中,由于具有专用的硬件乘法 器,乘法可在一个指令周期内完成。
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9
2.2.4 特殊的DSP指令
DSP芯片的另一个特征:特殊的指令。 指令DMOV:它完成数据移位功能。在数字信号处理中, 延迟操作非常重要,这个延迟就是由DMOV来实现的。
第二章
DSP芯片的基本 结构和特征
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1
2.1 引 言
可编程DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器。 DSP芯片一般都具有程序和数据分开的总线结构、 流水线操作功能、单周期完成乘法的硬件乘法器以及 一套适合数字信号处理的指令集。
本章内容:DSP芯片的基本结构,TI公司的各种 DSP芯片的特征及其他公司的DSP芯片的特点。
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7
CLKOUT1
取指 译码 执行
N N-1 N-2
N+1 N
N-1
N+2 N+1
N
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2.2.3 专用的硬件乘法器
乘法是DSP的重要组成部分。滤波器常常做一 次乘法和一次加法(XY)。乘法速度越快,DSP
处理器的性能就越高。 在通用的微处理器中,乘法指令是由一系列加 法来实现的,故需许多个指令周期来完成。
期使得DSP芯片能够实时实现许多DSP应用。

2、TMS320系列DSP的介绍

2、TMS320系列DSP的介绍

OMAP OMAP5910
TM
C5441 532 MIPS C5421 200 MIPS C5420 200 MIPS C5470
C54xTM+ARM7
C54xTM DSP
World’s Most Popular DSP Over 500 Million Shipped $5 Billion in Design-ins
C5407 120 MIPS
Feature Integration
TI所推进的开放式多媒体应用平台 所推进的开放式多媒体应用平台
Open Multimedia Application Platform 处理器
Applications Processor Integrated Baseband and Applications Processor
TV 因特网 浏览器 无线 AP
?
高集成度的OMAP5910提供单片系统功能 提供单片系统功能 高集成度的
OMAP5910 Core TMS320C55xTM DSP
DSP
32 16
3 Timers Watchdog Timer Interrupt Handler 2 McBSP 2MCSI 3 UART 18 GPIO 4 Mailboxes
TMS320C6000DSP的应用
同一应用的多通道复用
蜂窝基站 复用的调制解调器 中央办公交换机 多信道线路回声抵消 多信道话音编码器 Head end cable modem 中央办公XDSL
TMS320C6000DSP的应用(续)
视频图象的压缩、处理、传输
远程监控(PSTN/ISDN/ADSL) 网络视频终端 数码摄像机
Traffic Ctrl 75 MHz

《DSP器件及应用》2-1-C2000DSP的总线和CPU结构

《DSP器件及应用》2-1-C2000DSP的总线和CPU结构

程序存储器传送到(读入)CPU(如中央算逻单 元CALU、硬件乘法器和辅助寄存器算术单元 ARAU等)
数据写地址总线DWAB
数据写总线DWEB:

提供写数据存储器单元的地址 提供数据传送通道,把目标操作数(或运算结果)
从CPU(如中央算逻单元CALU、硬件乘法器和 辅助寄存器算术单元ARAU等)传送到(写出) 数据存储器或程序存储器单元
0011 1100 0011 1100 0010 1000 0100 0000
图 2.19 移位并保存 ACC 低位字
单周期乘加的实现
C D C A× ×D B
X=E+(A×B) E
2.2.4 ‘C2000 ARAU结构
CPU还有一个与中央算术逻辑单元(CALU)
无关的算术单元,这就是辅助寄存器算术单 元(ARAU)。 ARAU的主要功能是与CALU中进行的操作 并行地实现对8个辅助寄存器(AR7-AR0) 的算术运算。 8个辅助寄存器(AR7-AR0)提供了灵活而 有效的间接寻址,指令通过当前辅助寄存器 中的16位地址可以访问64KB数据存储器空 间的任意单元。
(1)对辅助寄存器线性增量或减量:+/-1或+/-AR0或反
向进位+/-AR0 (2)对辅助寄存器加一常数或减去一个常数,该常数为 8位常数 (3)把AR0的内容与当前AR进行比较, 结果影响TC标 志(通过DWEB修改状态寄存器的TC位)
通常ARAU在流水线的译码阶段(指定操作的指令
输入移位器的输出
经移位后的 32 位输出,和 CALU 已经对齐,
作为 CALU 运算的一个输入量。移位方式如下: ( 1 )属左移方式:左移时,最低位( LSB ) 以 0 填充,而没有用到的高位则根据状态寄存 器 ST1中的符号扩展模式位( SXM)的设置情 况决定填入 0 或是进行符号扩展。当 SXM=0 , 不作符号扩展,此时未用到的高位(MSB)填 入 0 ;当 SXM=1 ,作符号扩展,此时由输入数 据的最高位扩展到未用到的高位(MSB)上。

DSP原理及应用第2章ppt课件

DSP原理及应用第2章ppt课件
累加器32位
输出移位器
16位到数据总线
移位方法:
左移,移位时高位丢失,低位补0
例:
3 C F 0 F A0 3
累加器: 0011 1100 1111 0000 1111 1010 0000 0101 左移6位:0011 1100 0011 1110 1000 0001 0100 0000
用SACH指令
2.状态寄存器ST1
D15~D13
ARB
RW-x
D12
CNF
RW-0
D11
TC
RW-x
D7
D6
D5
D4
11 1
XF
RW_x
D10
SXM
RW-1
D3
1
D9
D8
C
1
RW-1
D2 D1 D0
1 PM
RW_0
ARB:辅助寄存器指针缓存器。
除LST #0,xx 指令外,每当 加载 辅助寄存器指针(ARP)时, ARP原来的值就拷贝到ARB。
Reserved CLKSRC
R-0
RW-0
D13~D12
D11~D9
D8
LPM
CLKPS Reserved
RW-0
RW-1
R-0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
ADC SCI
SPI
CAN EVB
CLKEN CLKEN CLKEN CLKEN CLKE N
EVA Reserved ILLADR CLKEN
a.溢出方向为正(正向溢出),累加器被最大正数 (7FFF FFFFh)填充。
b.溢出方向为负(负向溢出),累加器被最大负数 (8000 0000h)填充。

1、c2000体系结构

1、c2000体系结构

数据定义伪指令
.byte,.word,.int,.long和.string
引用其他文件的伪指令
.copy,.include,.def,.ref和.gloable
其他常用伪指令
.if,.elseif,.else,.endif和.set,.equ,.asg,.end,.mmregs
SCI属于双线的异步串行通信接口,即平时
所说的通用异步收发器 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)口,可 以通过SCI串行接口与CPU或其他的异步外 设进行通信。 SCI-A和SCI-B
串行外设接口
SPI是一个高速同步串行通信接口,其通信
0x00 0800 PF 0 (2K) reserved 0x00 0D00 PIE vector reserved (256) ENPIE=1 reserved 0x00 1000 0x00 6000 PF 2 (4K) reserved 0x00 7000 PF 1 (4K) reserved 0x00 8000 LO SARAM (4K)
模数转换模块
ADC模块将外部的模拟信号转换成数字量
,ADC模块可以将一个控制信号进行滤波 或者实现运动系统的闭环控制。在电机控 制系统中,采用ADC模块采集电机的电流 或电压实现电流环的闭环控制。 10位(24x,240x) 12位(281x,280x) 16通道(281x)
串行通信接口SCI
TI C2000
第一部分:c2000体系结构
本部分内容
1. 2. 3. 4. 5. 6.
C2000结构概述 C2000CPU内核结构 C2000总线结构 C2000的存储器 C2000外设资源 C2000指令体系

第2章 TMS320C2000系列DSP芯片的基本结构及性能

第2章 TMS320C2000系列DSP芯片的基本结构及性能
TI公司28x系列DSP的发展趋势。
安徽工程大学电气工程学院
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2.1 C28x Piccolo系列基本结构及性能
2008年10月,TI发布了基于C2000 DSP的 Piccolo系列,取自意大利语“风笛”,是以小巧、 低成本、高集成度为主要特点的32位微控制器,采 用最新的架构技术成果和增强型外设,能够提供一 款低成本的高集成度解决方案,有助于在成本敏感 型应用中实现处理器密集型的32位实时控制功能。 Piccolo系列可提供多种封装版本和外设选项,实现 了高性能、高集成度、小尺寸以及低成本的完美组 合。
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2.1.1 F2802x系列
F2802x Piccolo系列为C28x内核供电,此内核与低引脚数 量器件中的高集成控制外设相耦合。该系列的代码与以往基于 C28x的代码相兼容,并且提供了很高的模拟集成度。 F2802x 系列速度为40-60MHz,配有多达64KB Flash,属于低成本入 门级产品。

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2.2.1 F2833x系列
F2833x系列速度为100-150MHz,Flash多达 512KB。它们是针对要求严格的控制应用的高度集成、 高性能解决方案。
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2.2.2 C2834x系列
C2834x系列性能翻倍,达到300MHz,但是此系 列解决方案仅限于基于RAM的存储,RAM可达到 516KB。
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C2000是一种注重实时控制应用的微控制器系列,应用 范围包括数字电源、数字电机控制、位置传感、汽车雷达等。
C2000器件核心是一个32位C28x CPU,其频率范围介于40400MHz之间,外加浮点单元,部分器件还配有控制律加速 器(CLA),它实际上成为与CPU并行运行的第二个内核, 能够独立地控制外设。 目前在TMS320C2000系列产品中,TI主要推出了四个系 列主流产品,即使用广泛的C28x定点系列、低成本与高创新 的C28x Piccolo系列、C28x Delfino浮点性能系列以及基于 C28x和ARM Cortex-M3的Concerto多核系列。图2-1给出了

DSP应用技术之二.ppt

DSP应用技术之二.ppt
数字信号处理系列课程
—— DSP应用技术
DSP 应用技术之二
刘明
数字信号处理系列课程
—— DSP应用技术
二 TMS320C2000处理器
2.1 TMS320C2000各系列DSP概述 2.2 芯片内部结构 2.3 常规外部引脚 2.4 程序控制 2.5 中断控制 2.6 存储器与I/O空间 2.7 片内外设
DSP类型 32位定点 16位定点
特性
150MIPS,32×32位的乘法累加器, 外设中断扩展模式,SCI、SPI、 CAN、12位AD(80ns)、McBSP、 watchdog、内部flash存储器,1.9V 内核电压
40MIPS,16×16位乘法累加器,中 断控制器,SCI、SPI、CAN、10位 AD(375ns)、McBSP、watchdog、 内部Flash存储器,3.3V内核电压
用SETC或CLRC指令,可以对其中某些位置1或清0。
数字信号处理系列课程
—— DSP应用技术
状态寄存器ST0
15 14 13 12
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
ARP
OV OVM 1 INTM
DP
R/W–x
R/W–0 R/W–x
R/W–1
R/W–x
状态寄存器ST1
15 14 13 12
数字信号处理系列课程
—— DSP应用技术
2. 输入定标部分
功能:将来自存储器的16位数据左移0~16位变成32 位送往中央算术逻辑单元(CALU)。
移位方法:均进行左移,左移后,低位LSB用0填入; 没有使用的高位MSB根据状态寄存器ST1的符号扩展模式 位SXM决定:
当SXM=0,用0填入; 当SXM=1,符号扩展。
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2.2 C28x Delfino系列基本结构及性能
• 2009年3月,TI针对高端实时控制应用,推出基于 C2000平台的全新产品Delfino系列,同样同样取自 意大利语“海豚”。以其像海豚的灵动与聪慧那样, 该系列产品寄托了设计师对产品的美好期望: Delfino系列能以其双倍于以往产品的浮点性能,充 分满足更高智能、更低能耗的高端实时控制市场的 需求。 TI C2000 32 位微处理器的Delfino浮点系列目前有 三种高性能产品,F2833x、F2834x和F2837xD系列, 为实时控制应用带来了领先的浮点性能和集成度。
2.2.3 F2837xD系列
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2.3 Concerto系列基本结构及性能
• 2011年6月,TI公司宣布推出新型C2000 Concerto 双核微控 制器系列,可帮助用户设计出环保性能与连接能力更佳的应 用。这种新型Concerto 32位微控制器将TI的具有同类领先 性能的C28x内核及控制外设与ARM Cortex-M3通信内核及 连接外设组合起来并于同一个芯片,以提供一种分区明确的 架构,可在单个具有成本效益的器件中支持实时控制和高级 连接。另外,还增加了新的安全保密功能,创建了易于产品 开发的软件基础架构。 “Concerto”一词源自拉丁文,取义“协奏曲”,也就是两 种因素既竞争又协作的意思。该系列产品体现了这种特点。 Concerto系列产品是一款具有独立通信和实时控制子系统的 多内核片载系统微控制器 。
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2.1.2 F2803x系列
F2803x系列把Flash提高到128KB,是配有可选的浮点协处 理器(称为“控制律加速器”-CLA),可独立访问反馈与前馈 外设,能够提供并行控制环路,以强化主CPU,是实现并行控 制环路处理的最早产品系列 。.3 F2805x系列
F2805x Piccolo 系列与前面介绍的芯片不同的是在其模拟 前端(AFE)包含多达七个比较器,它们具有多达三个数模转 换器(DAC),一个VREFOUT 经缓冲的DAC,多达四个可编 程增益放大器(PGA)和四个数字滤波器。
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2.1.4 F2806x系列
F2806x包括一个浮点单元(FPU)以及双存储器和新的 Viterbi复杂数学单元(VCU),为Piccolo带来浮点运算功能, 以提高性能与易用性。同时在F2803x基础之上增加了USB接口 与主控制器,处理复杂映射的VCU,而且把RAM 扩大到 100KB,Flash扩展到256KB。
第2章 TMS320C2000系列DSP芯片的 基本结构及性能
2.1 C28x Piccolo系列基本结构及性能 2.1.1 F2802x系列 2.1.2 F2803x系列 2.1.3 F2805x系列 2.1.4 F2806x系列 2.2 C28x Delfino系列基本结构及性能 2.2.1 F2833x系列 2.2.2 C2834x系列 2.2.3 F2837xD系列
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F2837xD系列支持双核C28x处理功能与双实时控制律加速 器(CLA),可提供800 MIPS浮点性能,从而可帮助用户为计 算要求严格的控制应用开发低时延系统,还可通过将多个嵌入 式处理器整合在单个系统中以降低复杂性,充分满足高级伺服 驱动器、太阳能中央逆变器以及工业不间断电源(UPS)等需 要实时信号分析的应用需求。

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2.2.1 F2833x系列
F2833x系列速度为100-150MHz,Flash多达 512KB。它们是针对要求严格的控制应用的高度集成、 高性能解决方案。
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2.2.2 C2834x系列
C2834x系列性能翻倍,达到300MHz,但是此系 列解决方案仅限于基于RAM的存储,RAM可达到 516KB。
TI公司28x系列DSP的发展趋势。
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2.1 C28x Piccolo系列基本结构及性能
2008年10月,TI发布了基于C2000 DSP的 Piccolo系列,取自意大利语“风笛”,是以小巧、 低成本、高集成度为主要特点的32位微控制器,采 用最新的架构技术成果和增强型外设,能够提供一 款低成本的高集成度解决方案,有助于在成本敏感 型应用中实现处理器密集型的32位实时控制功能。 Piccolo系列可提供多种封装版本和外设选项,实现 了高性能、高集成度、小尺寸以及低成本的完美组 合。
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2.3 Concerto系列基本结构及性能 2.3.1 F28M35x系列 2.3.2 F28M36x系列 2.4 C28x Delfino系列基本结构及性能 2.4.1 TMS320F281x系列DSP的主要性能 2.4.2 TMS320F2812DSP的功能结构图及片内外设 2.4.3 TMS320F2812DSP的引脚分布及功能
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C2000是一种注重实时控制应用的微控制器系列,应用 范围包括数字电源、数字电机控制、位置传感、汽车雷达等。
C2000器件核心是一个32位C28x CPU,其频率范围介于40400MHz之间,外加浮点单元,部分器件还配有控制律加速器 (CLA),它实际上成为与CPU并行运行的第二个内核,能 够独立地控制外设。 目前在TMS320C2000系列产品中,TI主要推出了四个系 列主流产品,即使用广泛的C28x定点系列、低成本与高创新 的C28x Piccolo系列、C28x Delfino浮点性能系列以及基于 C28x和ARM Cortex-M3的Concerto多核系列。图2-1给出了
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2.1.1 F2802x系列
F2802x Piccolo系列为C28x内核供电,此内核与低引脚数量 器件中的高集成控制外设相耦合。该系列的代码与以往基于 C28x的代码相兼容,并且提供了很高的模拟集成度。 F2802x 系列速度为40-60MHz,配有多达64KB Flash,属于低成本入门 级产品。
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