34267《TMS320系列DSP原理、结构及应用》党瑞荣
合集下载
DSP原理与应用DSP系统设计PPT课件
第37页/共56页
244/245逻辑图
第38页/共56页
244/245的作用
作用：驱动、总线隔离、总线隔离器、芯片保护、电平转换
第39页/共56页
244/245的作用
第40页/共56页
244/245的作用
第41页/共56页
电平变换
为什么需要电平变换
➢ DSP系统中难免存在5V/3.3V混合供电现象 ➢ I/O为3.3V供电的DSP，其输入信号电平不允许超过电源电压3.3V ➢ 5V器件输出信号高电平可达4.4V ➢ 长时间超常工作会损坏DSP器件 ➢ 输出信号电平一般无需变换
时钟对PCB布局的影响
用被动元件滤波方式给时 钟电路供电，供电电 源加10～100μF钽电 容旁路，每个电源引 脚加0.01～0.1μF瓷片 电容去耦
晶振、负载电容、PLL滤 波器等应尽可能靠近 时钟器件
在靠近时钟源的地方串接 10–50Ω端接电阻，以 提高时钟波形的质量
第34页/共56页
JTAG仿真接口
UART（RS232、RS422/RS485） CAN总线 USB ……
DSP系统需要的电源种类 数字电源和模拟电源 电源滤波 电源对PCB布局的影响 供电方案及器件选型 上电次序 电源监视与系统监视 电源电路实例
电源
第4页/共56页
电源
给TI DSP供电
核
I/O
电源 电源
模拟 电源
TMS320™ DSP
锁相环电路PLL（Phase-Locked Loops）
用于对输入时钟信号进行分频或倍频的
振
电路
荡 电
路
晶体
第21页/共56页
时钟
基础知识（2）：PLL
FVCO／P = FREF／Q FOUT = FVCO／N FOUT = FREF ×P／（Q×N）
244/245逻辑图
第38页/共56页
244/245的作用
作用：驱动、总线隔离、总线隔离器、芯片保护、电平转换
第39页/共56页
244/245的作用
第40页/共56页
244/245的作用
第41页/共56页
电平变换
为什么需要电平变换
➢ DSP系统中难免存在5V/3.3V混合供电现象 ➢ I/O为3.3V供电的DSP，其输入信号电平不允许超过电源电压3.3V ➢ 5V器件输出信号高电平可达4.4V ➢ 长时间超常工作会损坏DSP器件 ➢ 输出信号电平一般无需变换
时钟对PCB布局的影响
用被动元件滤波方式给时 钟电路供电，供电电 源加10～100μF钽电 容旁路，每个电源引 脚加0.01～0.1μF瓷片 电容去耦
晶振、负载电容、PLL滤 波器等应尽可能靠近 时钟器件
在靠近时钟源的地方串接 10–50Ω端接电阻，以 提高时钟波形的质量
第34页/共56页
JTAG仿真接口
UART（RS232、RS422/RS485） CAN总线 USB ……
DSP系统需要的电源种类 数字电源和模拟电源 电源滤波 电源对PCB布局的影响 供电方案及器件选型 上电次序 电源监视与系统监视 电源电路实例
电源
第4页/共56页
电源
给TI DSP供电
核
I/O
电源 电源
模拟 电源
TMS320™ DSP
锁相环电路PLL（Phase-Locked Loops）
用于对输入时钟信号进行分频或倍频的
振
电路
荡 电
路
晶体
第21页/共56页
时钟
基础知识（2）：PLL
FVCO／P = FREF／Q FOUT = FVCO／N FOUT = FREF ×P／（Q×N）
DSP原理及应用_第11章
例如：
MOVB AR0， #5 ；AR0=5
MOVL
*AR0， ACC
由于是对32位数操作，必须对齐偶地址，因此AL的内容移入
地址0x000004，AH内容移入0x000005，但AR0仍然为5
直接寻址方式 ：16位的DP寄存器作为固 定的页指针，指令提供6位或7位的偏移量
AMODE 语法
0
@6bit
32位数据地址（31：16）=0x0000 32位数据地址（15：0）=SP 若（loc16），则SP=SP+1 若（loc32），则SP=SP+2
若（loc16），则SP=SP-1 若（loc32），则SP=SP-2 32位数据地址（31：16）=0x0000 32位数据地址（15：0）=SP
例：堆栈寻址方式
寻址方式
DSP控制器的基本任务是从某个地方取数，然后运算，再将 结果放到某个地方；
寻址方式就是硬件寻找参与运算的操作数的方法；
采用正确的寻址方式，可以大大缩短程序的运行时间和提高 代码效率 ；
‘28x寻址时，所有对存储器的32位读写操作都与存储器偶 数地址边界对齐 ；
但地址产生单元的输出并不强制定位对齐，因此指针值保持 原值，这是在编程时需要注意 。
第十一章TMS320x28x的软件设计基础
11.1 ‘28x汇编语言基础 11.2 汇编语言指令系统 11.3 C语言编程
11.4 C语言程序框架
DSP系统软件设计包括算法的确定、 算法流程设计、源程序编写和调试 验证等多个步骤；
编写源程序可以采用汇编语言或C 语言，还可以采用两者混合编程；
C语言程序代码具有很好的可读性 和可移植性，开发效率高，通常用 C语言构成程序主框架；
DSP原理及应用(精)
4.图形/图像---如二维和三维图形处 理，图像压缩与传输，图像增强，动画， 机器人视觉等；
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；
可以有两种方式：微处理器，模拟器件。 比较优越性： 模拟滤波器（或者更一般地说，模拟电路）的性能要取决 于温度等环境因素。而数字滤波器则基本上不受环境的响。 数字滤波易于在非常小的宽容度内进行复制，因为其性能 并不取决于性能已偏离正常值的器件的组合。 一个模拟滤波器一旦制造出来，其特性（例如通带频率范 围）是不容易改变的。使用微处理器来实现数字滤波器， 就可以通过对其重新编程来改变滤波的特性。
3、成熟期：87-97年 TI：TMS320C54系列（简写C54X或C5400） AD：ADSP2100系列 Lucent：DSP1600 Motorola：DSP56000 特点：都支持3.3V供电; 片上存储器较大; 都 有JTAG模块支持用户在线调试。
4、突破期（97年以后）：
发展非常迅速，从定点——浮点 低端——高端 通用——专用 朝高速、低功耗方向发展。 TI的 DSP系列
第一讲
DSP原理及应用
第一章 绪论 “DSP”
Digital Signals Processing 包括对信号的采集、变换、滤波、估值、 增强、压缩、识别等，是20世纪60年代前后 发展起来的并广泛应用的新兴学科。 Digital Signals Processor 是微型计算机发展的一个重要分支，也 是数字信号处理理论实用化过程的重要技术 工具。
1.信号处理---如数字滤波，快速傅立 叶变换，相关运算，谱分析，卷积，模 式匹配，加窗，波形产生等；
精品课件-TMS320C54X DSP原理及应用-第7章
34
第7章 CCS开发工具及应用 ● SWI：软件中断模块，管理软件中断。软件中断服务程
序与硬件中断服务程序(ISR)相类似。当一个目标程序通过API调 用而发送出一个SWI对象时，软件中断模块就会安排相应的函数 来执行。软件中断可以有高达15级的优先级，但这些优先级都低 于硬件中断的优先级。
● SYS：系统服务模块，提供执行基本系统服务的多用途 函数，这些系统服务包括执行挂起程序和打印格式化文本等。
精度的32 bit的实时逻辑时钟信号。它能够控制中断的速度，使 之快则仅有单指令周期的时间，慢则需要若干毫秒或 者更长的时间。
28
第7章 CCS开发工具及应用 ● DEV：用于创建和使用用户定义的设备驱动程序。 ● GBL：全局设置模块。 ● GIO：使用IOM迷你驱动程序的I/O模块。 ● HOOK：HOOK函数模块。HOOK函数是TSK函数的 扩展。 ● HST：主机输入/输出模块，管理主机通道对象，允许应
10
第7章 CCS开发工具及应用 ● 运行支持库(Run-time-support Library)包括C编译器
所支持的ANSI标准运行支持函数、编译器公用程序函数、浮点运 算函数和I/O函数。
● 十六进制转换程序(Hex Conversion Utility)能够将一 个COFF目标文件转化成TI-Tagged、十六进制ASCII码、Intel、 Motorola-S或者Tektronix等目标格式，也可以把转换好的文件 下载到EPROM编程器中。
第7章 CCS开发工具及应用 第7章 CCS开发工具及应用
7.1 CCS概述 7.2 CCSv4的安装及窗口 7.3 CCSv4的基本使用方法 7.4 TMS320VC5505EVM简介
1
第7章 CCS开发工具及应用 ● SWI：软件中断模块，管理软件中断。软件中断服务程
序与硬件中断服务程序(ISR)相类似。当一个目标程序通过API调 用而发送出一个SWI对象时，软件中断模块就会安排相应的函数 来执行。软件中断可以有高达15级的优先级，但这些优先级都低 于硬件中断的优先级。
● SYS：系统服务模块，提供执行基本系统服务的多用途 函数，这些系统服务包括执行挂起程序和打印格式化文本等。
精度的32 bit的实时逻辑时钟信号。它能够控制中断的速度，使 之快则仅有单指令周期的时间，慢则需要若干毫秒或 者更长的时间。
28
第7章 CCS开发工具及应用 ● DEV：用于创建和使用用户定义的设备驱动程序。 ● GBL：全局设置模块。 ● GIO：使用IOM迷你驱动程序的I/O模块。 ● HOOK：HOOK函数模块。HOOK函数是TSK函数的 扩展。 ● HST：主机输入/输出模块，管理主机通道对象，允许应
10
第7章 CCS开发工具及应用 ● 运行支持库(Run-time-support Library)包括C编译器
所支持的ANSI标准运行支持函数、编译器公用程序函数、浮点运 算函数和I/O函数。
● 十六进制转换程序(Hex Conversion Utility)能够将一 个COFF目标文件转化成TI-Tagged、十六进制ASCII码、Intel、 Motorola-S或者Tektronix等目标格式，也可以把转换好的文件 下载到EPROM编程器中。
第7章 CCS开发工具及应用 第7章 CCS开发工具及应用
7.1 CCS概述 7.2 CCSv4的安装及窗口 7.3 CCSv4的基本使用方法 7.4 TMS320VC5505EVM简介
1
DSP原理及应用第2章ppt课件
精选课件ppt
4
3. 片内存储器
内部配置数量不同的RAM和ROM存 储器，有的芯片还配有闪烁存储器Flash。
利用闪烁存储器存储程序，不仅能降 低成本，减小体积，而且系统升级也比较 方便。
精选课件ppt
5
4. 片内资源配置
DSP芯片资源配置比较灵活。 目前该系列已有10多种不同配置的芯片。
精选课件ppt
累加器32位
输出移位器
16位到数据总线
精选课件ppt
26
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
• 12路PWM
• 3路加/减计数器 • 多种比较单元等
• 扩展外设
• ADC/DAC
• 6 EXT-INTERRUPTs、28 GLOBAL I/Os
• 多种通信口
精选课件ppt
11
TMS320C2812:
1) 主频150MHz 核电压1.8V/1.9V Flash 编程电压3.3V 2) CPU ：32位 支持c/c++、汇编语言，可寻址4M空间的 程序和4M空间的数据
6
表1-1 TMS320C2000内部资源配置
TMS320C2000 指令周期 （ns）
片内RAM （字）
C203
25/35/50 544
C204
25/35/50 544
C205
25/35/50 4.5K
F206
25/35/50 4.5K
DSP原理与应用.
§1.1 数字信号处理的实现
一、数字信号处理的特点
1、优点
数字运算形式多。可以实现模拟处理很难实现，甚至无法实现的 功能． 数字系统稳定性、可靠性好。元器件性能不易受外部温度、湿度、 振动等因素变化的影响，性能稳定。抵抗外部干扰的能力强，工 作可靠。 数字系统易于模拟仿真。实验方便、成本低，设计周期短。 可重复性好。数字系统便于测试，调试和大规模集成、生产。 接口、编程方便灵活，精度高等。
关于课程学习
课程特点 课程学习需要注意的几个问题 课程安排 参考书 考核
目
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章
录
பைடு நூலகம்
概述 结构原理 程序流控制 流水线操作 应用电路设计 指令
第1章 概 述
§1.1 数字信号处理的实现
一
二
数字信号处理的特点
数字信号处理的实现方法
§1.2 DSP芯片介绍
39 e 39 无用 32 32 31 s 31 有(无)符号整数 30 f 0 0
2、辅助寄存器（AR0－AR7） CPU存取，ARAU修改，主要是产生24 bit的地址。
3、数据页指针（DP） 8个最低有效位在直接寻址方式中作为所寻址页码的指 针数据． 8－31bit被用户保留且总保持为零，16M空间被分 为256页64K字数据。 4、变址寄存器（IR0、IR1） 被ARAU用于指引地址。 5、块模寄存器（BK） 被ARAU用于循环寻址。 6、系统堆栈指针（SP） 保存系统栈顶地址，只用后24bit，中断陷阱调用，返回 以及PUSH，PUSHF，POP，POPF，指令均使用SP.
仪器仪表--如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等。 自动控制--如引擎控制、深空、自动驾驶、机器人控制、 磁盘控制。 医疗--如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。 家用电器--如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与 游戏、数字电话/电视等。
DSP原理及应用_第07章
25微秒后第二次触发源信号到来，输入通道CONV03 （V1）、CONV04（V2）和CONV05（V3）的信号被 转换。 在双触发源的情况下，MAX CONV1的值被自动载入 SEQCNTRn，两次转换的个数相同。如果需要改变第二 次触发时转换的个数，用户必须在第二个触发源信号到 来之前通过软件修改MAX CONV1的值，否则ADC模块 就重新使用当前的MAX CONV1的值。修改MAX CONV1的值可以在适当的时候由中断服务程序来完成。 当第二个自动转换过程结束时，ADC的转换结果储存到 相应的结果寄存器中。此时，SEQ1在当前状态等待另一 个触发源信号的到来，用户可以通过软件复位SEQ1，使 SEQ1指向CONV00，并重复同样的触发源1、2转换操 作。
供电模式 ADCRFDN ADCBGDN ADCPWDN
不要把ADC的采样频率与转 换时间混淆！
采样频率取决于启动AD转 换的频率。例如1ms启动一 次，则采样频率为1KHz； 转换时间取决于AD时钟频
率，与采样频率无关。
7.4
ADC电源操作
ADC模块支持3种供电模式，通过控制寄存器 ADCTRL3进行设置：ADC上电模式、ADC掉 电模式和ADC关闭模式 。
AdcRegs．ADCCHSELSEQl．bit．CONV00=0x0； //采样ADCINA0
…… AdcRegs．ADCCHSELSEQ3．bit．CONV11=0xF；
//采样 ADCINB7
顺序采样结果储存方式
ADC工作模式
ADC的排序器(SEQ1、SEQ2或 SEQ)可以工作连 续模式和启动/停止模式； 连续模式下必须通过中断服务程序将A/D相关寄 存器的内容（如SEQCNTRn、SEQ1等）进行复 位操作后，才能使排序器再次启动转换 ； 在启动/停止模式，A/D控制寄存器ADCTRL1中 的CONT_RUN位必须被设置为0，当排序器完成 第一个序列转换后，可以在没有复位到初始状态 的情况下，就可以被SOC触发源再次启动转换， 这种方式可在时间上与多个SOC触发源同步。
DSP原理及应用课程(2006)1(new3)
DSP原理及应用
DSP原理及应用
拨向右 MP工 作方式 拨向左 MC工 作方式
DSP原理及应用
8Mbit可固化程 序，自启动运行 程序 TMS320 VC5416 12位D/A DAC7625
12位 A/D ADC7 864
CPLD接口电路
DSP原理及应用
TMS320VC5416PGE160
DSP芯片的硬件资源
• 不同的DSP芯片所提供的硬件资源不相同。 如片内RAM、ROM的数量，外部可扩展的 程序和数据空间，总线接口、I/O接口等。 即使同一系列的DSP芯片，系列中不同型 号DSP芯片也具有不同的内部硬件资源。
DSP原理及应用
DSP芯片的运算精度
• 一般的定点DSP芯片的字长为16位，如 TMS320系列。
DSP芯片的运算速度
• （1）指令周期：执行一条指令所需时间， 通常以ns（纳秒）为单位 • （2）MAC时间：一次乘法加上一次加法的时间，大
部分DSP芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和加法操 作。
• （3）FFT执行时间：运行N点FFT程序所需时间。 （4）MIPS： 即每秒执行百万条指令。
DSP原理及应用
8M位flash存储器
BYTE 0
选择8位数据模式
DSP原理及应用
DSP原理及应用
TMS320VC5416主要特征：
1、高级多总线结构，具有1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线 2、40位的算术逻辑单元（ALU），包括一个40位桶形移位器和两个独立的40位 累加器。
3、17位×17位并行乘法器和一个40位专用加法器结合完成非流水线的单周期乘/ 累加(MAC)操作。
AR0~AR 7
说明
dsp原理及应用第二章
FDFFH FE00H
External DARAM B0 256/512 words CNF=1 (External if CNF=0) Reserved
FEFFH FF00H FFFFH
Software interrupts
LF2407系列DSP的程序存储器映射图
程序存储器分配情况
• 该64K空间可分为如下几个部分： • 按功能划分 – 0000H~003FH：中断服务程序入口 – 0040H~FDFFH：用户程序区 – FE00H~FEFFH：用户程序区，由双口存储器构成 – FF00H~FFFFH：保留区 • 按物理构成划分 – 0000H~7FFFH：MP/ MC=0时，由32K字片内ROM提供； MP/ MC=1时，由片外程序存储器提供 – 8000H~FDFFH：由片外程序存储器提供 – FE00H~FEFFH：CNF=1且 MP/ MC=0时，由片内DARAM 的B0区提供，否则，由片外程序存储器提供 – FF00H~FFFFH：由片外程序存储器提供
15~13 ARB 12 CNF 11 TC 10 SXM 9 C 8~5 保留 4 3~2 保留 1~0
XF
PM
§2.3 存储器和I/O空间
• • • • TMS320C240X系列DSP芯片的存储器共244K字，可 分为4个独立空间： 64K字程序空间 64K字局部数据空间 32K字全局数据空间 64K字I/O空间 其中，程序空间占用PAB和PRDB；局部数据空间、 全局数据空间及I/O空间共用总线DRAB、DRDB、 DWAB及DWDB。
**0+
*0-
加上索引量
减去索引量
LACC*0＋用当前AR所指的数据存储器地址中的 内容装载累加器，后当前AR＋AR0
DSP原理与应用
35
3.2.4 工程的构建(Build)
对汇编语言工程来讲,工程构建相当于“汇编+链接”操作。 方法:在“Project Explorer”窗口单击工程文件Ex3_1.pjt, 使其激活(出现“Active-Debug”标示), 然后单击工具按 钮。
36
3.2.4 工程的构建(Build)
构建结束后,在“Project Explorer”窗口Ex3_1.pjt->Debug 下, 会出现Ex3_1.obj, Ex3_1.pjt.out等在内的相关文件： 。
TMS320C55x DSP应用系统设计(第3版)
DSP原理与应用
1
第3章 集成开发环境(CCSv5.4)(CCSv5.3) ——CCS软件的5.3 安装与破解,使用 CCS5.3 新建一个工程)
/images/5/52/CCStudio_v5_ QSG_9-11.pdf
3
3.1 CCS概述
3.1.1 集成开发环境CCS概述
CCS不但支持不同系列的DSP,而且支持MSP430单片 机和ARM微控制器的开发。
CCS的 功能强大 ，它集成了代码的编辑、编译、链 接和调试等功能，而且支持C/C++和汇编的混合编程。
CCS有两种工作模式，即
软件仿真器模式(Simulator)：可以脱离DSP芯 片，在PC机上模拟DSP的指令集和工作机制，主要 用于前期算法实现和调试。
向下拖动滑块
依件的安装 进入准备安装界面,点击下一步, 开始安装:
若弹出是否阻止改变电脑设置 的选项，选择允许所有设置。
出现左侧窗框, 则点击 “Finish”,
完成安装:
14
win8系统不能装CCSV5.3, 但是可以装 CCSV5.5，另外，CCS软件 6.0版本以后无
3.2.4 工程的构建(Build)
对汇编语言工程来讲,工程构建相当于“汇编+链接”操作。 方法:在“Project Explorer”窗口单击工程文件Ex3_1.pjt, 使其激活(出现“Active-Debug”标示), 然后单击工具按 钮。
36
3.2.4 工程的构建(Build)
构建结束后,在“Project Explorer”窗口Ex3_1.pjt->Debug 下, 会出现Ex3_1.obj, Ex3_1.pjt.out等在内的相关文件： 。
TMS320C55x DSP应用系统设计(第3版)
DSP原理与应用
1
第3章 集成开发环境(CCSv5.4)(CCSv5.3) ——CCS软件的5.3 安装与破解,使用 CCS5.3 新建一个工程)
/images/5/52/CCStudio_v5_ QSG_9-11.pdf
3
3.1 CCS概述
3.1.1 集成开发环境CCS概述
CCS不但支持不同系列的DSP,而且支持MSP430单片 机和ARM微控制器的开发。
CCS的 功能强大 ，它集成了代码的编辑、编译、链 接和调试等功能，而且支持C/C++和汇编的混合编程。
CCS有两种工作模式，即
软件仿真器模式(Simulator)：可以脱离DSP芯 片，在PC机上模拟DSP的指令集和工作机制，主要 用于前期算法实现和调试。
向下拖动滑块
依件的安装 进入准备安装界面,点击下一步, 开始安装:
若弹出是否阻止改变电脑设置 的选项，选择允许所有设置。
出现左侧窗框, 则点击 “Finish”,
完成安装:
14
win8系统不能装CCSV5.3, 但是可以装 CCSV5.5，另外，CCS软件 6.0版本以后无