DSP概述及存储器
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DSP概述及存储器
DMA
Ch 0 Ch 1 Ch 2 Ch 3 Ch 4 Ch 5 Peripheral Bus Peripheral Bus
Timer Timer 8/16-bit Host Port 8/16-bit Host Port Interface (HPI) Interface (HPI)
Multichannel Buffered Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Serial Port (McBSP) Multichannel Buffered Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Serial Port (McBSP) Multichannel Buffered Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Serial Port (McBSP)
Small Size
144 TQFP 144 microStar BGA (12 x 12 mm)
Addressing Unit 8 Auxiliary Registers 2 Addressing Units Power Management Power Management
PLL Clock PLL Clock Generator Generator S/W Waitstate S/W Waitstate Generator Generator
Copyright © 2003 Texas Instruments. All rights reserved.
DSP主要特点
根据数字信号处理的要求，DSP一般具有如下的主要特点： ☆ 在一个指令周期内，可完成一次乘法和一次加法； ☆ 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据； ☆ 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线， 在两块芯片中同时访问； ☆ 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； ☆ 快速的中断处理和硬件I/O接口支持； ☆ 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； ☆ 可以并行执行多个操作； ☆ 支持流水线操作，使取指、译码、取操作数和执行等 操作可以重叠执行。
dsp第三章存储器详解
4．数据存储器空间配置 （TMS320LF2407型号芯片） 2） DARAM(B0)
2．程序存储器的配置
1) MP/MC引脚： • MP/MC = 0（接地）： 微控制器方式， 配置为片内ROM/Flash • MP/MC = 1（接高电平）： 微处理器方式，
配置为片外ROM
2．程序存储器的配置
2）CNF位：
决定片内DARAM(B0)的地址映射
• CNF = 1：
256字的片内DARAM(B0)被配置到 程序存储器空间(FF00～FFFFh) • CNF = 0： 无可访问的片内程序DARAM （B0被配置到数据存储器空间） 注意： B0 无论是被配置到程序空间，还是 被配置到数据存储器空间，都是同 一物理存储器块
第三章 存储器与I/O空间
• TMS320C2000器件有4种可独立选择的空间，共224K字： (1) 64K字的程序存储器空间：存放要执行的指令及程序执 行时使用的数据 (2) 64K字的局部数据存储器空间：存放指令使用的数据。 (3) 32K字的全局数据存储器空间：通过扩展外部存储器得 到，用来存放与其他处理器共用的数据。 (4) 64K字的I/O空间：用于与外部的设备接口和片内外设寄 存器。
（4）闪速存储器(Flash)：
可被配置为数据存储器，也可配置为程 序存储器。 （只对 B0块）
§ 3.1 存储器的类型
TMS320C2000器件的片内存储器有4种类型：
（1）片内双访问存储器(DARAM)
（2）片内单访问程序/数据存储器(SARAM)
（3）掩模型片内ROM存储器 SARAM：每个机器周期仅能访问一次的存 储器。
0000～003Fh： 中断向量地址
0040～0043h： 保留地址 0044～7FFFh： 片内Flash （32K字）
DSP工作原理
DSP工作原理一、简介DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）是一种专门用于数字信号处理的微处理器。
它具有高性能、低功耗和高度可编程的特点，广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医疗等领域。
本文将详细介绍DSP的工作原理。
二、DSP的基本组成1. 数据通路（Data Path）：数据通路是DSP的核心部分，用于执行算术运算、逻辑运算和数据传输等操作。
数据通路由运算器、寄存器和数据通路控制器组成。
2. 控制器（Controller）：控制器用于控制DSP的操作，包括指令的获取、解码和执行等功能。
控制器由指令寄存器、程序计数器和控制单元等组成。
3. 存储器（Memory）：存储器用于存储程序代码、数据和中间结果等信息。
存储器包括指令存储器（程序存储器）和数据存储器。
4. 外设接口（I/O Interface）：外设接口用于与外部设备进行数据交换，如与传感器、显示器、键盘等设备的连接。
三、DSP的工作流程1. 指令获取阶段：DSP从指令存储器中获取指令，并将其存储到指令寄存器中。
2. 指令解码阶段：DSP解码指令，确定执行的操作类型和操作数。
3. 数据处理阶段：根据指令中的操作类型和操作数，DSP执行算术运算、逻辑运算或数据传输等操作。
这些操作通常涉及数据的加载、存储、运算和传输。
4. 结果存储阶段：DSP将计算结果存储到数据存储器中，以备后续使用。
5. 控制流程阶段：DSP根据控制指令中的条件判断，决定下一条要执行的指令的地址。
6. 循环处理：DSP可以通过循环指令实现对一段代码的重复执行，实现高效的数据处理。
四、DSP的优势1. 高性能：DSP具有专门优化的指令集和硬件结构，能够快速执行复杂的信号处理算法。
2. 低功耗：DSP采用高度优化的架构和电源管理技术，能够在低功耗下实现高性能的信号处理。
3. 高度可编程：DSP具有灵活的指令集和丰富的外设接口，使其能够适应各种不同的应用需求。
DSP存储器及扩展接口详解
2、是否有必要使用XREADY信号？
绝大多数情况下不必使用XREADY信号，直接将该引脚上拉至高电平；
对于扩展外部设备较多，且访问速度相差较大的情况，可以将外设按
快慢分组，分别配置到不同的XINTF空间。
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XINTF的初始化
外设速度特别慢，依靠软件插入等待状态无法满足要求； 一个XINTF区（ZONE）的外设较多，速度快慢差异较大。
讨论：通过软件可以设置的读写周期范围为： 2～54个SYSCLKOUT 。如 果 SYSCLKOUT＝150MHz时，对应75MHz～2.78MHz。如果一个外设芯片 的读写周期为500μs，是否需要使用XREADY信号？
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XREADY信号
XREADY信号?
DSP通过检测XREADY信号，可以延长DSP访问外设的有效阶段； 器件上所有外设空间共用一个XREADY信号，低电平有效； 每个空间可以独立配置为检测或不检测XREADY信号；
在对XREADY信号采样时刻，如果信号为低电平，则有效阶段将延长 一个XTIMCLK周期，然后在下一个XTIMCLK的上升沿继续采样，直到检测 到XREADY为高电平，完成正常的读/写周期；
每个空间可以选择同步或异步检测（缺省方式）XREADY信号。
同步检测：在设定的建立和有效周期结束之后，再对XREADY 信号采样一个XTIMCLK周期。这样有效周期至少增加一个。
异步检测：在设定的建立和有效周期结束之后，再对XREADY 信号采样三个XTIMCLK周期。这样有效周期至少增加三个。
固定数目的等待周期
无需设置等待状态 无需设置等待状态 固定数目的等待周期
0－15（可编程） 可通过Flash的等待状态寄存器编程
DSP芯片的存储资源管理
数字信号处理
用户编写的C源程序经过C 用户编写的C源程序经过C 编译器的处理后, 编译器的处理后,转化为具 有相同功能的汇编语言代码 。之后再作为独立的汇编源 程序经过汇编处理产生COFF 程序经过汇编处理产生COFF 目标文件, 目标文件,其中包含上述的 各类程序块或数据块。 各类程序块或数据块。接下 来,链接器以这些块作为输 入将其组合起来, 入将其组合起来,并参照具 体的CMD文件, CMD文件 体的CMD文件,最终生成可执 行的COFF文件。 COFF文件 行的COFF文件。此外在链接 过程中系统将自动访问目标 文件库和运行库, 文件库和运行库,以简化链 接过程, 接过程,缩短链接过程所需 的时间。 的时间。
数字信号处理
块的链接
链接器对块的处理主要包括下面2个方面。首先,链接器将COFF目 标文件中的块建立为程序块或数据块并以这些块作为输入块,链接器 再把这些输入块组合起来以建立可执行的COFF输出模块。然后,链接 器为输出块选择存储器地址。链接器提供Memory和Sections 2个命令 来完成上述工作。其中,Memory命令定义目标系统的存储器分配,程序 员可以通过指定存储器起始地址和长度来定义每一块存储器。 Sections命令定义如何组合输入块以及在存储器何处存放输出块。若 不用这二条命令,链接器就会采用默认的分配方法;若采用这二条命令, 则需要在链接器命令文件(扩展名为.cmd)中确定。
数字信号处理
.data .sect “块名” .asect “块名”,地址 在这些命令中,.text和.data命令建立的块名称就 是.text和.data,而后二个命令建立的块是自定义的块。 其中.asect建立的块具有绝对地址,一般不要使用。当 汇编器遇到上述命令时,立即停止汇编当前块,且开始 将随后的代码或数据汇编到当前命令所对应的块中。
DSP硬件系统概述
• MCU顺序执行上述4个步骤,所以一个指令周期 要由多个机器周期组成.
• 而DSP并行执行上述4个步骤,所以指令周期等于 机器周期.也就是说,上述4步DSP以流水线方式 运行,提高了CPU执行速度.
• 流水线有一个建立的过程,只有在完整的流水线 时,才会发挥DSP最高效率,所以在程序中应尽量 避免破坏流水线.
DSP芯片的厂家
目前世界上生产DSP芯片的公司主要 有TI德州仪器公司,AD美国模拟器件公司 ,Technologics朗讯技术公司和Motorola摩 托罗拉公司四大公司,而TI公司则是世界上 最大的DSP芯片供应商.TMS320系列产品 就是该公司的DSP产品.
德州仪器公司的DSP产品
• DSP器件的应用对象可以分为三类 – 工业控制领域 – 低成本嵌入式应用系统 – 需要用复杂算法对大量数据进行处理 的应用
多总线结构
• 数据、地址和控制总线是微处理器访问各种部 件的基础,我们称之为3总线.
• MCU无论片内还是片外均为三总线结构,而DSP 片内为多总线结构多条数据、地址和控制总线 片外为三总线结构,有的DSP甚至片外也有多条 总线.
多总线结构：片内多条数据、地址和控制总线.
外部地址 总线
外部数 据总线
数字信号处理器的流水线
流水线结构将指令的执行分解为取指、译 码、取操作数和执行等几个阶段
– TMS320C54xx DSP 采用6级流水线 – TMS320C6xxx DSP 采用8级流水线 – TMS320C55xx DSP的流水线分为
• 指令流水线 • 执行流水线
数字信号处理器的其他特点
• 硬件乘法累加单元
• 存储器
– Flash存储器、RAM存储器
• 功耗 – 低工作电压 、休眠或空闲模式 、可编程时钟分 频器 、外围控制
• 而DSP并行执行上述4个步骤,所以指令周期等于 机器周期.也就是说,上述4步DSP以流水线方式 运行,提高了CPU执行速度.
• 流水线有一个建立的过程,只有在完整的流水线 时,才会发挥DSP最高效率,所以在程序中应尽量 避免破坏流水线.
DSP芯片的厂家
目前世界上生产DSP芯片的公司主要 有TI德州仪器公司,AD美国模拟器件公司 ,Technologics朗讯技术公司和Motorola摩 托罗拉公司四大公司,而TI公司则是世界上 最大的DSP芯片供应商.TMS320系列产品 就是该公司的DSP产品.
德州仪器公司的DSP产品
• DSP器件的应用对象可以分为三类 – 工业控制领域 – 低成本嵌入式应用系统 – 需要用复杂算法对大量数据进行处理 的应用
多总线结构
• 数据、地址和控制总线是微处理器访问各种部 件的基础,我们称之为3总线.
• MCU无论片内还是片外均为三总线结构,而DSP 片内为多总线结构多条数据、地址和控制总线 片外为三总线结构,有的DSP甚至片外也有多条 总线.
多总线结构：片内多条数据、地址和控制总线.
外部地址 总线
外部数 据总线
数字信号处理器的流水线
流水线结构将指令的执行分解为取指、译 码、取操作数和执行等几个阶段
– TMS320C54xx DSP 采用6级流水线 – TMS320C6xxx DSP 采用8级流水线 – TMS320C55xx DSP的流水线分为
• 指令流水线 • 执行流水线
数字信号处理器的其他特点
• 硬件乘法累加单元
• 存储器
– Flash存储器、RAM存储器
• 功耗 – 低工作电压 、休眠或空闲模式 、可编程时钟分 频器 、外围控制
什么是DSP__DSP 处理器与通用处理器的比较
什么是DSP (2009-03-05 19:22:36)转载▼标签：it 分类：基础学堂DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，源源超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主机应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；（7）可以并行执行多个操作；（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些DSP 处理器与通用处理器的比较(2009-03-05 19:24:35)转载▼分类：基础学堂标签：it考虑一个数字信号处理的实例，比如有限冲击响应滤波器（FIR）。
用数学语言来说，FIR 滤波器是做一系列的点积。
取一个输入量和一个序数向量，在系数和输入样本的滑动窗口间作乘法，然后将所有的乘积加起来，形成一个输出样本。
类似的运算在数字信号处理过程中大量地重复发生，使得为此设计的器件必须提供专门的支持，促成了了DSP器件与通用处理器（GPP）的分流：1 对密集的乘法运算的支持GPP不是设计来做密集乘法任务的，即使是一些现代的GPP，也要求多个指令周期来做一次乘法。
DSP第2章 'C54x的硬件结构2
2013年8月15日
DSP原理及应用
6
3．工作方式状态寄存器PMST
主要设定和控制处理器的工作方式和存储器的配置，反映 处理器的工作状态。
15~7 6 5 4 AVIS 3 2 1 0 SST
IPTR MP/MC OVLY
DROM CLKOFF SMUL
中 断 向 量 指 针
CPU 工 作 方 式 选 择 位
③ 暂存器SPRAM。
2013年8月15日
DSP原理及应用
14
特殊功能寄存器
功能：主要用于程序的运算处理和寻址方式的选
择和设定。地址范围：0000H~001FH。 外设寄存器 ’C5402的CPU寄存器共有27个，CPU访问这 功能：用来控制片内外设电路的状态和存放数据。 些寄存器时，不需要插入等待时间。 地址范围：0020H~005FH。 包括串行口通信控制寄存器组、定时器定时控 暂存器SPRAM 制寄存器组、时钟周期设定寄存器组等。 功能：用来暂存变量。地址范围：0060H~007FH。
中断屏蔽寄存器 10H 中断标志寄存器 11H 保留 ( 用于测试 ) 12H 保留 ( 用于测试 ) 13H 保留 ( 用于测试 ) 14H 保留 ( 用于测试 ) 15H 状态寄存器0 16H 状态寄存器1 17H 累加器A低字(15~0位) 18H 累加器A高字(31~16位) 19H 累加器A保护位(39~32位) 1AH 累加器B低字(15~0位) 1BH 累加器B高字(31~16位) 1CH 累加器B保护位(39~32位) 1DH 暂存寄存器 1EH DSP原理及应用 状态转移寄存器 1FH
2013年8月15日
存储器映像的CPU寄存器， 存储器映像的外设寄存器 特殊功能寄存器
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60% Core Performance Boost Vs C’5409
High Performance
JTAG Test/ JTAG Test/ Emulation Emulation Control Control Muxed GP I/O Muxed GP I/O
Program/Data SRAM Program/Data SRAM 128K Words 128K Words
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TMS320C54x系列DSP TMS320C54x系列DSP
TMS320C54x系列DSP概述
C54x DSP具有很高操作灵活性和速度。它具有先进的修 正哈佛结构（一条程序总线、三条数据总线和四条地址总线）、 专门硬件逻辑的CPU、片内存储器、片内外设和专用的指令集、 将C54x DSP的CPU和片内存储器与外设配置组合在一起的螺 旋结构，使得它可以满足电子市场众多领域的应用要求： C54x DSP具有以下优点：
DSP的应用
DSP已经在信号处理、通信、雷达等领域得到广泛的应 用。目前，DSP的价格越来越低，性能价格比日益提高，具 有巨大的应用潜力。DSP的应用主要有： ☆ 用数字信号处理，如数字滤波、自适应滤波、相关 算、快速傅立叶变换等； ☆ 通信领域，如数据加密、数据压缩、传真、移动电 网络通信等； ☆ 语音处理，如语音编码、语音合成、语音识别、语 增强、语音存储等； ☆ 图形/图像，二维或三维图形处理、图像压缩与传输、 指纹识别、图像识别等；
DSP主要特点
根据数字信号处理的要求，DSP一般具有如下的主要特点： ☆ 在一个指令周期内，可完成一次乘法和一次加法； ☆ 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据； ☆ 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线， 在两块芯片中同时访问； ☆ 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； ☆ 快速的中断处理和硬件I/O接口支持； ☆ 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； ☆ 可以并行执行多个操作； ☆ 支持流水线操作，使取指、译码、取操作数和执行等 操作可以重叠执行。
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DSP的基本结构
☆ 哈佛结构——程序和数据存储在不同的存储空间中， 即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个 存储器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统 中设置了程序总线和数据总线，从而使数据的吞吐率提高了 一倍； ☆ 流水线操作——流水线和哈佛结构相关，流水线操作 可以减少指令的执行时间，从而进一步的增强了处理器的处 理能力。处理器可以并行处理2~4条指令，每条指令处于不 的流水线阶段； ☆ 多总线结构——DSP内部采用了多总线结构，这样可 以保证在一个机器周期内，可以同时访问数据和程序存储空 间，从而解决了传统芯片的总线冲突问题，使系统的速度和 效率大大提高；
通用DSP功能框图
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TMS320家族中同一代的DSP具有相同的CPU结 构，但片内存储器和外设配置是不同的。派生的器件 使用了新的片内存储器和外设来满足全球电子市场上 大范围的应用需要。通过存储器和外设集成为一个单 片器件， TMS320 系列DSP降低了系统功耗，并节省 了电路板的空间，提高了系统的可靠性。
Code Compatible
In Silicon Power Efficiency/System Density Announcement Roadmap
TNET3010 4800 MIPS
C55xTM DSP Multicore
532 MIPS 200 MIPS 200 MIPS
C5441
C55x+ARM9
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DSP的应用
☆ 军事，如保密通信、雷达信号处理、导航与制导、 天器控制、全球定位系统等； ☆ 工业领域，如机器人技术、数控机床、数字电机、 力系统、生产过程模拟和控制等； ☆ 仪器仪表，如频谱分析、函数发生器、暂态分析、 相环、数字示波器等； ☆ 自动控制，如伺服控制、机器人控制、自适应控制、 人工神经网络控制等； ☆ 医疗仪器，如助听、超声设备、诊断工具、病人监 ☆ 消费电子电器，如高保真音响、高清晰度电视、音 合成、音调控制、玩具与游戏等。
OMAPTM
C5421
OMAP5910
C55x+ARM9 C54x +ARM7
C5420
C5471 TM
C55xTM DSP C5510 C5509
320-400 MIPS
C54x+ARM7
C5470
C5502 C5409 C5410
100-160 MIPS
C5416
120-160 MIPS
600 MIPS
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TMS320C54x系列DSP的特点
CPU
☆ 先进的多总线结构； ☆ 40位算术逻辑单元（ALU）：一个40位桶式移位器和两个 独立的40位累加器； ☆ 17位 X 17位并行乘法器和一个40位专用的加法器； ☆ 比较、选择、存储单元（CSSU）； ☆ 指数编码器E，用来在一个单周期内计算一个40位累加器中 数值的指数； ☆ 两个地址产生器，包括八个辅助寄存器和两个辅助寄存器算 术单元。
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TI常用三种系列 DSP
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TI Extends World’s Most Popular DSP Platform
TMS320C5000™ : The World’s Most Popular and Power Efficient DSPs
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DSP概述 DSP概述
数字信号处理是一门广泛应用于许多领域的新兴学科。 20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数 字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。
160 MIPS 128K words SRAM 16K words ROM 3 McBSPs 6-channel DMA 8/16-bit HPI Extended Program Addressing
Low Power
1.5-V core 90 mW active @ 160 MIPS
EXP Encoder Accumulators 40-Bit ACC A 40-Bit ACC B
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C54x
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’C5416:
Program/Data ROM Program/Data ROM 16K Words 16K Words D(15-0)
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TMS320C54x系列DSP概述
☆ 增强的哈佛结构； ☆ 具有高度平行和带有专门硬件逻辑的先进CPU设计； ☆ 为快速算法而设计的高度专用的指令系统以及优化 的高级语言开发系统； ☆ 模块化结构设计； ☆ 高性能和低功耗的先进IC工艺技术； ☆ 新的静电设计结构而获得的低功耗和增强的抗辐射 能力。
Program/Data Buses Program/Data Buses A(23-0) MAC 17 x 17 MPY 40-Bit Adder RND, SAT Shifter 40-Bit Barrel (-16, 31) ALU 40-Bit ALU
CMPS Operator (VITERBI)
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TMS320系列DSP简介 TMS320系列DSP简介
TMS320系列DSP包括定点、浮点、多处理器DSP和定点 DSP控制器。TMS320系列DSP的体系结构专为实时信号处理 而设计，该系列DSP控制器将实时处理能力和控制器外设功能 集于一身，为控制系统应用提供了一个理想的解决方案。下列 特性使TMS320系列DSP成为很多信号处理及控制应用的正确 选择： ☆ 非常灵活的指令集； ☆ 内部操作的灵活性； ☆ 高速运算能力； ☆ 改进的并行结构； ☆ 低功耗； ☆ 面向C语言的软件系统。
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DSP系统的特点
☆ 接口和编程方便灵活； ☆ 稳定性、可靠性好； ☆ 精度高； ☆ 时分复用； ☆ 易于集成；
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DMA
Ch 0 Ch 1 Ch 2 Ch 3 Ch 4 Ch 5 Peripheral Bus Peripheral Bus
Timer Timer 8/16-bit Host Port 8/16-bit Host Port Interface (HPI) Interface (HPI)
Multichannel Buffered Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Serial Port (McBSP) Multichannel Buffered Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Serial Port (McBSP) Multichannel Buffered Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Serial Port (McBSP)