DSP原理与应用2011-第三章 TMS320F2833X CPU结构和存储器配置
三大DSP系列结构之比较
TI公司三大系列DSP芯片内部结构之比较班级：SJ1126 姓名：张晖学号：201120195012摘要：随着数字信号处理技术和集成电路技术的发展，以及数字系统的显著优越性，导致了DSP芯片的产生和迅速发展，DSP技术的地位凸显出来。
在世界上众多的DSP厂商中，德州仪器公司的DSP始终占据着较大的市场份额（45% ~60%），本文概略的介绍目前得到广泛应用的TI三大DSP处理器系列，TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000。
关键字：TI DSP正文：一、TMS320系列DSP命名TMS 320 F 2812 PGF A温度范围（缺省为L）前缀L=0 ~70℃TMX=A=-40 ~85℃TMP=Q=-40~125℃TMS=封装形式DSP PGF=176—引脚LQFP320=TMS320系列PAG=64—引脚塑料TQFPPGE=144-引脚塑料TQFPPZ=100-引脚塑料TQFP器件型号工艺C=COMSE=COMS EPROMF=Flash EEPROMLC=Low—voltage COMS（3.3V）VC=Low—voltage COMS（3V）TMS320包括了定点、浮点和多处理器数字信号处理芯片。
主要分为三种不同指令集的三大系列：TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000。
TMS320系列中的同一子系列产品具有相同的CPU结构，只是片内存储器和片内外设配置不同，同一子系列产品的软件完全兼容。
二、TMS320C2000系列TMS320C2000是作为优化控制的DS P系列。
TMS320C2000系列DSP集成CPU核和控制外设于一体，提供了高速的ADC和PWM发生器等，集成强大灵活的特定控制接口。
C2000 DSP既具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，非常实用于工业、汽车、医疗和消费类市场中数字电机控制、数字电源和高级感应技术。
28335概述
得益于F28335浮点运算单元，从 而简化 软件开发，缩短开发周期。降低开发成本。
DSP技术应用
采用高性能的静态CMOS技术 主频达150MHZ（6.67ns）
低功耗设计，1.9V内核电压，3.3V
Flash编程电压为3.3V
I/O电压
支持JTAG边界扫描接口
高性能32位CPU
16*16位和32*32位的乘法累加操作
C28x
TM
GPIO 16/32-bit
EMIF SPI
88
32x32-bit
Multiplier
通讯接口 32-bit Timers (3) Each McBSP configurable as SPI Real CAN 2.0b with 32 mailboxes Time 2C at 400 Kbps JTAG I 开发套件 SEED-DEC28335+SEED-XDSusb2.0 Code Composer Studio™ IDE V3.3 DSP技术应用 Software libraries
2个增强型的eCAN2.0B接口模块
DSP技术应用
2个多通道缓冲串口（MBSP） 1个12C总线接口 12位模数转换模块
80ns转换时间
2X8通道复用输入接口
两个采样保持电路
单/连续通道转换
高达88个可配置通用目的I/O引脚
先进的仿真调试功能
DSP技术应用
硬件支持适时仿真功能
16*16位的双乘法累加器 哈佛总线结构
DSP技术应用
快速中断响应和处理能力 统一寻址模式 4M的程序/数据寻址空间
高效的代码转换功能
片上存储器
最多达256K
最多达128K
TMS320F281xDSP原理及应用技术
《绪论》F2812和F2810的特点和区别特点：1）CPU 32位定点CPU 主频高达150MHz 增强型哈佛总线结构支持JTAG仿真接口2）存储器4MB的程序/数据寻址空间（片外1MB）片上高达128KX16位FLASH存储器18KX16位单周期访问片内RAM3）两个事件管理器EVM 每个EVM模块包括：8通道16位PWM 死区产生和配置单元外部可屏蔽功率或驱动保护中断正交脉冲编码接口（QEP）三个捕捉单元，捕捉外部时间，特别适合于电机控制4）串行通信外设一个高速同步串行外设接口（SPI）两个UART接口模块（SCI）增强的CAN2.0B接口模块多通道缓冲串口（McBSP）5）ADC模块12位，2X8通道(两个S/H)，A/D转换周期200ns，输入电压0～3V。
6）其它外设：锁相环（PLL）控制的时钟倍频系数看门狗定时模块三个外部中断3个32位CPU定时器128位保护密码高达56个通用I/O引脚支持IDLE,STANDBY,HALT 等省电模式区别：F2812有外部存储器接口，TMS320F2810没有；TMS320F2812有128K的Flash TMS320F2810仅64K；F2812具有外部扩展接口XINTF，高达1MW的寻址空间，支持可编程的等待状态和读写选通时序，提供三个独立的片选信号，而F2810没有F281x外部接口：一个高速同步串行外设接口（SPI），两个UART接口模块（SCI），增强的CAN2.0B 接口模块，多通道缓冲串口（McBSP）。
TMS320F28x系列中的F2810、F2811、F2812间有何区别？TMS320F2812有外部存储器接口，而TMS320F2811和TMS320F2810没有。
TMS320F2812和TMS320F2811有128K的Flash,而TMS320F2810仅64K。
与单片机相比，DSP有何特点？接口方便；编程方便；具有高速性；稳定性好；精度高；可重复性好；集成方便DSP器件比16位单片机单指令执行时间快8～10倍完成一次乘加运算快16～30倍。
DSP28335中文资料
TMS320F28335 TechV_28335目录1DSP的PWM信号 (1)1．1简介 (1)1．2端口对应关系 (2)1．3初始化程序注释 (2)2DSP的CAN通信 (4)2．1CAN2.0B协议简述 (4)2．2CAN总线电平 (5)2．3CAN总线上的120欧电阻 (6)2．4DSP的CAN时钟模块 (6)2．5邮箱初始化例程注解 (7)2．6消息发送和接收 (8)2．7CAN的适配器存在的一些问题 (9)3DSP的32位浮点运算测试 (10)4DSP定时器中断 (11)4．1DSP28335的定时器 (11)4．2定时器分频 (11)4．3计数器计数 (12)4．4定时器时钟周期 (12)5DSP看门狗复位 (12)5．1看门狗时钟 (12)5．2看门狗系统控制和状态寄存器(SCSR) (13)5．3看门狗计数寄存器（WDCNTR） (13)5．4看门狗重启管理器（WDKEY） (14)5．5看门狗控制寄存器(WDCR) (14)6软件报错与处理 (15)6．1CCS Setup中仿真器的配置 (15)6．2Connect报错——1145——换仿真器解决 (17)6．3CAN口测试A发B收，数据发不出去 (19)6．4编译Pwm测试文件出错 (19)6．5could not open source file "DSP2833x_Device.h (20)7备注与注意事项 (22)8附录C源程序 (22)8．1PWM初始化及脉冲产生函数 (22)8．2邮箱初始化函数 (33)8．3浮点运算测试函数 (36)8．4定时器中断初始化函数 (38)8．5采用定时器的延时函数 (39)8．6看门狗初始化函数 (40)1DSP的PWM信号1．1简介DSP28335共12路16位的ePWM，能进行频率和占空比控制。
ePWM的时钟TBCLK=SYSCLKOUT/(HSPCLKDIV×CLKDIV):PWM信号频率由时基周期寄存器TBPDR和时基计数器的计数模式决定。
DSP学习相关知识1-F28335结构、资源和性能
DSP学习相关知识1-F28335结构、资源和性能2014年4月23日16:331.DSP厂商:TI公司、ADI、motoloro。
2.C2000系列芯片主要应用与控制领域，C2812为定点运算。
C28335为浮点运算。
只有C2000系列才有Flash和异步串口。
3.DSP型号的含义：TMS320F28XX PGFATMS:合格产品；TMX：试验产品；TMP：模型产品；TMX和TMP是出厂前的产品。
320：表示为DSP系列产品；430：为MCU系列产品；470：为ARM系列产品。
F：内部存储器为Flash；C：内部存储为ROM。
PGF：表示引脚数和封装A：表示温度范围4.F28335结构、资源和性能：a、主频为150MHz（采用30MHz晶振经过PLL倍频后生成150MHz主频，先1/2分频，然后10倍频。
）。
b、内核供电电压1.9V，I/O供电电压为3.3V。
c、片内存储器：256K×16的Flash存储器，34K×16的SRRAM，1K×16OTP(一次性可编程)ROM。
程序在线调试时，程序可以下载到RAM，由于其掉电数据就会清除的特性，方便程序调试。
当程序调试完毕后，可以下载到Flash中，Flash掉电程序不会丢失，DSP上电后可以从Flash加载程序。
d.128位密码保护模块，保护Flash/OTP/RAM,防止固件被盗取。
秘钥不能全部为0，不然会锁死DSP。
f.3个32位定时器Timer。
一般使用定时器0，定时器1和2保留。
g.模数转换模块ADC（Analog to Digital Converter）12位，16通道，采样率为12.5MSP。
模数转换的基本原理：模拟量在时间上是连续的，数字信号是离散，将模拟信号转换为数字信号需要经过采样、保持、量化、编码四步完成，也可以将采样和保持合二为一，将量化和编码合二为一，分为两步完成模数转换。
采样就是对模拟信号进行定时测量，定时根据采样频率而定，采样完成后将信号保持一段时间，使A/D转换器有充足时间完成转换。
25_TI DSP入门芯片TMS320F28335
作为一个电子硬件工程师，怎么不能懂DSP，或者我们中有一些同学对DSP的理解还不是很多，今天就让我们给大家介绍一个DSP的入门芯片，来自TI的TMS320F28335。
相信看过了这一系列的内容，大家会对DSP有初步的了解。
TMS320F28335简介：TMS320F28335采用176引脚LQFP四边形封装，其功能结构参见参考文献。
其主要性能如下：高性能的静态CMOS技术，指令周期为6．67 ns，主频达150 MHz；高性能的32位CPU，单精度浮点运算单元（FPU），采用哈佛流水线结构，能够快速执行中断响应，并具有统一的内存管理模式，可用C／C++语言实现复杂的数学算法；6通道的DMA控制器；片上256 Kxl6的Flash存储器，34 Kxl6的SARAM存储器．1 Kx16 OTPROM和8 Kxl6的Boot ROM。
其中Flash，OTPROM，16 Kxl6的SARAM均受密码保护；控制时钟系统具有片上振荡器，看门狗模块，支持动态PLL调节，内部可编程锁相环，通过软件设置相应寄存器的值改变CPU的输入时钟频率；8个外部中断，相对TMS320F281X系列的DSP，无专门的中断引脚。
GPI00~GPI063连接到该中断。
GPI00一GPI031连接到XINTl，XINT2及XNMI外部中断，GPl032~GPI063连接到XINT3一XINT7外部中断；支持58个外设中断的外设中断扩展控制器（PIE），管理片上外设和外部引脚引起的中断请求；增强型的外设模块：18个PWM输出，包含6个高分辨率脉宽调制模块（HRPWM）、6个事件捕获输入，2通道的正交调制模块（QEP）；3个32位的定时器，定时器0和定时器1用作一般的定时器，定时器0接到PIE模块，定时器1接到中断INTl3；定时器2用于DSP／BIOS的片上实时系统，连接到中断INTl4，如果系统不使用DSP／BIOS，定时器2可用于一般定时器；串行外设为2通道CAN模块、3通道SCI模块、2个McBSP（多通道缓冲串行接口）模块、1个SPI模块、1个I2C主从兼容的串行总线接口模块；12位的A／D转换器具有16个转换通道、2个采样保持器、内外部参考电压，转换速度为80 ns，同时支持多通道转换；88个可编程的复用GPIO引脚；低功耗模式；1．9 V内核，3．3 V I／O供电；符合IEEEll49．1标准的片内扫描仿真接口（JTAG）；TMS320F28335的存储器映射需注意以下几点：片上外设寄存器块0~3只能用于数据存储区，用户不能在该存储区内写入程序。
9-DSP原理与应用：基于TMS320F2833x的实践-杨家强-清华大学出版社
9.1 概述
TMS32OF2833X系列DSP的A/D转换模块是个 12位带流水线的模数转换器。
该模数转换器的模拟电路，即本节中所指的 核心部分，包括
a) 前端模拟多路复用开关（MUXS）、 b) 采样/保持（S/H）电路、 c) 变换核心、 d) 电压调节器 e) 其他模拟支持电路部分。
9.1 概述
尽管A/D转换器中有多个输入通道和两个序列 发生器，但只有一个转换器。
A/D转换器模块的结构如图9-1所示。
模拟MUX
9.1 概述
系统控制模块 高速预定标器结果 Nhomakorabea存器12位ADC模块
排序器1
ADC控制寄存器
排序器2
图9-1输入限制时钟脉冲周期
9.1 概述
两个8通道模块能够自动排序构成一系列转换 器，每个模块可以通过模拟的多路开关(MUX） 选择8个通道中的任何一个通道。
小采样带宽为6.25MSPS； ➢ 16通道，多路输入； ➢ 自动排序功能可一次性提供最多16个“自动转换
器”，每个转换器都可以通过程序选择1～16个输 入通道中的任何一个； ➢ 序列发生器可以工作在两个独立的8通道模式或者 一个16通道级联模式；
9.1 概述
➢16个可独立寻址的结果寄存器用以存储转 换结果，即将输入模拟量转换为数字量的 过程如下： 当输入成OV时，数字值＝O； 当0V＜输入＜3V时，数字值= 当 时，数字值=4095；
9.12 ADC到DMA的接口 9.13 ADC相关寄存器
9.13.1 ADC控制寄存器 9.13.2 最大转换通道寄存器 9.13.3 自动排序状态寄存器 9.13.4 ADC状态和标志寄存器 9.13.5 ADC参考选择寄存器 9.13.6 ADC偏移调整寄存器 9.13.7 ADC输入通道选择序列控制寄存器 9.14 ADC应用例程 习题与思考
F28335学习教程(南航)
W Atomi c ALU 32-bit Floatin g-Point Unit
3
2
SCI
McBSP
I² C
2
CAN
TMS320F2812
1. 2. 3.
F2812 主要指标 150 MHz EMIF McBSP
1.
新 F28335 主要指标 300 MFLOPS
2.
3. 4. 5.
3-phase motors
Interrupt
CPU：TMS320F28335
TMS320F28335
Boot
Peripheral
ROM
12 (6
PWM HRPWM) CAP QEP
6 2
Bus
Management 32-bit DSC
RM
12-bit ADC
6 High-resolution PWM outputs Highest-speed on-chip ADC
DSP技术应用
DSP的应用正在日益发展
PDA
DSP技术应用
巡航导弹
移动通信系统
80%的手机采用了TI 的DSP Core
DSP技术应用
还可以举出很多例子
医院用的B超、CT、核磁共振
卫星遥感遥测 天气预报、地震预报、地震探矿 风洞试验 数字化士兵、数字化战争 …... DSP的应用领域取决于设计者的想象空间
DSP技术应用
(5) 军事——如保密通信、雷达处理、声纳处理、
导航、导弹制导等； (6) 仪器仪表——如频谱分析、函数发生、锁相环 、地震处理等； (7) 自动控制——如引擎控制、声控、自动驾驶、 机器人控制、磁盘控制等； (8) 医疗——如助听、超声设备、诊断工具、病人 监护等；
tms320f28335中文数据手册介绍
数字信号控制器 (DSC)
Data Manual
PRODUCTION DATA information is current as of publication date. Products conform to specifications per the terms of the Texas Instruments standard warranty. Production processing does not necessarily include testing of all parameters.
2 简介 .................................................................................................................................. 12 2.1 引脚分配 .................................................................................................................... 14 2.2 信号说明 .................................................................................................................... 23
Literature Number: ZHCS889M June 2007 – Revised August 2F28334, TMS320F28332 TMS320F28235, TMS320F28234, TMS320F28232
数字信号处理 外部接口(XINTF)
XINTF配置
区域数据总线宽度
16位宽数据线
32位宽数据线
XINTF配置
XINTF寄存器
1.XINTF时序寄存器（XTIMING0/6/7）
E
READYMODE USEREADY
XRDLEAD
寄存器的写操作可能会导致另一寄存器状态的更新。
其它区域如何实现“其后紧跟读的写操作流水线保护”？
• 在写指令和读指令之间至少加三条NOP汇编指令。如果对代码分析发现 流水线因其它原因会暂停，则添加的NOP指令可以少于三条。
• 把其它指令移到读指令之前，保证写指令和读指令之间至少隔了3个 CPU指令周期。
• 区域6和区域7：这两个区域都使用外部地址0x00000~0xFFFFF，哪一 片选信号变低，取决于哪一区域被访问。
外部接口（XINTF）
“其后紧跟读的写操作流水线保护”
• 在28xCPU流水线中，一个操作的读阶段在写阶段之前，由于这个顺序 ，若一写访问后面跟着读操作，则实际中访问顺序可能会颠倒：先读 后写。
XRDACTIVE
XRDTRAIL XWRLEAD
• 配置XINT等待状态数 • 配置XREADY信号是否采样及以何种方式采用。 • 配置读写各阶段的等待状态数
2. XINTF配置寄存器（XINTCNF2）
XWRACTIVE
XWRTRAIL
Reserved
XTIMCLK
Reserved
WLEVEL
Reserved
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；
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
DSP原理与应用
2020年4月20日
10
第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
DSP原理与应用
2020年4月20日
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
150MHz，1.9V内核，3.3V IO 32位CPU,32位FPU,16*16 32*32 乘法器 6路DMA通道 32位外部接口 RAM,FLASH,可外扩Boot ROM 88路复用IO 128位加密锁 18路PWM输出，6个事件捕捉器 3个独立32位定时器 2路CAN,3路SCI,2路SPI,1路I2C 16路12位80ns AD转换器 支持C/C++编程,低功耗模式
32位乘积结果寄存器P(PH,PL)
16位数据页指针寄存器、中断标志寄存器、
中断使能寄存器、堆栈指针SP、状态寄存
器ST0、ST1
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
32位中央算数逻辑单元，32位累加器，32位输出移 位器
中央算数逻辑单元(CALU)：+，-，&，|，位测试
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
C28X核的16位乘法单元 16位临时寄存器(T) 16X16乘法单元 32位乘积寄存器 乘积移位器：
受PM控制 左移 0 1 右移 1 2 3 4 5 6
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
C28X核的16位乘法单元 32位临时寄存器(XT) 32X32乘法单元 32位乘积寄存器 乘积移位器：
受PM控制 左移 0 1 右移 1 2 3 4 5 6
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
移位寄存器：64位，可接受16、32或64位数 据输入，左移0~16位，对齐成32位后送给 CALU。
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第三章:TMS320F2833X CPU结构和存储器配置
第3.1节 发展历史
第3.2节 TMS320F28335 CPU结构
第3.3节 TMS320F28335 存储器配置与IO 第3.4节 TMS320F28335寻址方式 习题
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
一个固定输入是累加器 另一个来自输入移位器或乘法移位器
累加器(ACC):接收CALU的输出,可进行移位 (ADD,ADDC)
输出移位器:输出移位后的ACC内容，并存到数据 内存中
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
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主要参考资料： 1. TMS320C28x CPU and Instruction
Set Reference Guide(spru430e) 2. 2.TMS320F28335, TMS320F28334,
TMS320F28332 Digital Signal Controllers (DSCs) Data Manual(SPRS439B)
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
C28X内核内部寄存器：
} 32位中央算数逻辑单元
32位累加器ACC:AH,AL 中央算数逻辑部分 32位输出移位器
32位乘法输入寄存器XT(T,TL)
32位辅助寄存器XAR0~XAR7(AR0~AR7)
移位次数：
由指令字中的常数：ADD dma,shfit (ADD 1,1) 由TREG低4位：ADDT dma(ADDT 127)
移位方式：
SXM=0 SXM=1
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
辅助寄存器：XAR0~XAR7(AR0~AR7), ARAU
XAR0~XAR7:
间接寻址 CMPR用于条件分支/调用/返回 用作暂存 软件计数器
ARAU:
对XAR内容进行+实现XAR0内容和当前XAR的比较
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
状态寄存器：ST0:LST #0,dma
OVC/OVCU:溢出计数 PM:乘积结果移位计数 V:溢出标志 N:负值标志 Z:结果为0标志 C:进位(借位)标志 TC:测试标志(TBIT指令) OVM:溢出模式控制 SXM:符号位扩展模式控制
第3.1节 发展历史
第3.2节 TMS320F28335 CPU结构 第3.3节 TMS320F28335 存储器配置与IO 第3.4节 TMS320F28335寻址方式 习题
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第3.1节 发展历史
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第3.1节 发展历史
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DSP原理与应用
The Technology & Applications of DSPs
北京交通大学 电气工程学院 夏明超 郝瑞祥 万庆祝 mchxia@ haorx@ qzhwan@
第三章:TMS320F2833X CPU结构和存储器配置
DSP原理与应用Biblioteka 2020年4月20日6
第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
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第3.2节 TMS320F2833X CPU结构
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C28X内核：
程序和数据控制逻辑 实时仿真接口 地址寄存器算术逻辑单元 算术逻辑单元(ALU) 乘法单元及并行处理 预取指队列及指令译码单元 程序和数据地址生成器 中断处理单元