TMS320x28xx系列DSP综述0310

1、 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术1第第2 2章章 TMS320X28xxTMS320X28xx的结构、资源及性能的结构、资源及性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术2 TMS320C2000系列DSP集微控制器和高性能微控制器和高性能DSP的特点于一身，具有强大的控制和信号处理能力，能够实现复杂的控制算法。 TMS320X2812是TI公司推出的32位定点位定点DSP芯片，能够在一个周期内完成3232位的乘法累加运算，或两个位的乘法累加运算，或两个1616位的乘法累加运

2、算位的乘法累加运算，能够完成64位的数据处理。 被广泛的应用于工业控制工业控制，尤其是应用在处理速度、处理精度方面要求较高的领域，或者应用于需要大批量数据处理的场合，例如工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪器仪表、电机伺服控制系统等。 引言引言 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术3 2.1 TMS320X28xx的性能的性能 2.2 TMS320X28xx的片内外设的片内外设 2.3 TMS320X28xx系列的系列的DSP内核内核第第2章章 TMS320 x28xx的结构、资源及性能的结构、资源及性能2.4 X2812的引脚分

3、布及功能的引脚分布及功能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术4 TMS320X2812采用了高性能的采用了高性能的CMOS技术。技术。CPU主频高达主频高达150MHz，时钟周期为，时钟周期为6.67ns。采用了低功耗设计，当内核电压为采用了低功耗设计，当内核电压为1.8V时，主频为时，主频为135MHz；当内核电压为；当内核电压为1.9V时，主频为时，主频为150MHz。 I/O引脚电压为引脚电压为3.3V。FLASH编程电压为编程电压为3.3V。驱动驱动CPU核心芯核心芯片的电压片的电压平时内核电压为平时内核电压为1.8V，主频为

4、，主频为135MHz不能大于不能大于3.3V，一，一旦大于旦大于3.3V，会烧，会烧坏坏DSP2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术5 支持支持JTAG在线仿真接口在线仿真接口 支持支持DSP的在线仿真和多的在线仿真和多DSP条件下的调试，通过边界条件下的调试，通过边界扫描技术实现对芯片输入输出信号的观察和控制。扫描技术实现对芯片输入输出信号的观察和控制。2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术62

5、.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术7 TMS320X2812有着高性能的有着高性能的32位中央处理器。主要工作就位中央处理器。主要工作就是负责指令的处理和程序流的控制，完成数据的传送、执是负责指令的处理和程序流的控制，完成数据的传送、执行算术运算、布尔逻辑运算和位操作等。行算术运算、布尔逻辑运算和位操作等。一个周期内能够完成一个周期内能够完成32位位32位的乘法累加运算位的乘法累加运算一个周期内能够完成一个周期内能够完成2个个16位位16位的乘法累加运算位的乘法累加运算采用哈佛总线结构模式，具

6、有采用哈佛总线结构模式，具有8级流水线级流水线4MB的程序空间和数据空间的程序空间和数据空间具有快速的中断响应和中断处理能力具有快速的中断响应和中断处理能力具有统一的寄存器编址模式具有统一的寄存器编址模式编程可兼容编程可兼容C/C+语言以及汇编语言语言以及汇编语言2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术8 TMS320X2812芯片内的存储空间芯片内的存储空间。TMS320F2812片内含有片内含有128K 16位的位的Flash，分为，分为4个个8K 16位和位和6个个16K 16位的存储段；对

7、应的位的存储段；对应的TMS320C2812片内含有片内含有128K 16位的位的ROM。含有含有18K 16位的位的RAM空间，分为空间，分为H0、L0、L1、M0、M1共共5个存储器。个存储器。含有含有1K 16位的位的OTP ROM空间。空间。其内部存放用户程序代码其内部存放用户程序代码或数据表，或数据表，Flash的内容的内容可以通过可以通过JTAG仿真器烧仿真器烧写或擦除写或擦除CPU的单个机器周期只能的单个机器周期只能被访问一次，但被访问一次，但CPU对其对其访问可以全速进行无需任访问可以全速进行无需任何等待。何等待。取决于取决于CPU的的运行时钟运行时钟2.1 TMS320X28

8、12的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术9 含有含有4K 16位的位的Boot ROM空间；内含软件启动模式和标空间；内含软件启动模式和标准数学函数库。准数学函数库。引导引导ROM也属于片内存储器的一部分。也属于片内存储器的一部分。TI公司固化了一公司固化了一段引导程序和数学表。在段引导程序和数学表。在DSP上电以后，如果启用引导上电以后，如果启用引导ROM，则引导程序将根据几个通用的，则引导程序将根据几个通用的I/O口的输入状态来口的输入状态来选择不同的程序加载模式。例如可以通过并行接口或选择不同的程序加载模式。例如可以

9、通过并行接口或SPI接口从片外接口从片外EEPROM读取程序，或通过异步串行通信接读取程序，或通过异步串行通信接口（口（SCI）从其他处理器读取并载入程序，或从片内）从其他处理器读取并载入程序，或从片内Flash的特定位置开始运行程序等。的特定位置开始运行程序等。引导引导ROM中的数学表和数学函数有助于提高中的数学表和数学函数有助于提高DSP性能并性能并节约节约RAM空间。空间。2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术10 外部存储器接口：外部存储器接口：1M 16位的总存储空间；位的总存储空间；

10、3个独立的片个独立的片选信号；可编程的等待时间；可编程的读写时序。选信号；可编程的等待时间；可编程的读写时序。用于配置用于配置F2812与片外存储器（与片外存储器（SRAM或或Flash）和其他外）和其他外设（设（LCD）等的并行接口。）等的并行接口。F2812是一个速度非常快的器件，而其片外存储器或外设是一个速度非常快的器件，而其片外存储器或外设可能仅提供一个相对慢的接口，这种情况下，用户就可通可能仅提供一个相对慢的接口，这种情况下，用户就可通过对过对XINTF的编程来实现对的编程来实现对DSP访问时序的控制。例如增访问时序的控制。例如增加等待状态或选择选通信号的建立和保持时间等，从而实加等

11、待状态或选择选通信号的建立和保持时间等，从而实现高速现高速DSP与慢速外设的无缝接口。与慢速外设的无缝接口。2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术11 时钟和系统控制：内含看门狗定时器；具有片内振荡器；支时钟和系统控制：内含看门狗定时器；具有片内振荡器；支持动态锁相环倍频；低功耗模式。持动态锁相环倍频；低功耗模式。看门狗主要用于用户程序发生锁死或跑飞后将其复位。看门狗主要用于用户程序发生锁死或跑飞后将其复位。时钟和锁相环模块主要用于配置时钟和锁相环模块主要用于配置CPU的工作频率及其他外的工作频

12、率及其他外设的运行时钟。设的运行时钟。低功耗模式主要控制低功耗模式主要控制DSP进入或退出省电模式，以及在省进入或退出省电模式，以及在省电模式下电模式下DSP的运行方式。的运行方式。一种控制晶振使其相对于参考一种控制晶振使其相对于参考信号保持恒定的电路。信号保持恒定的电路。2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术12 3个外部中断。个外部中断。F2812有有3个外部中断源，它们根据个外部中断源，它们根据3个外部引脚上信号的个外部引脚上信号的跳变来向跳变来向CPU申请中断。申请中断。在这在这3个中断

13、源中，两个是可屏蔽的，另外个中断源中，两个是可屏蔽的，另外1个可设成不可个可设成不可屏蔽或可屏蔽中断屏蔽或可屏蔽中断这些中断源不经过这些中断源不经过PIE模块，因此可以对外部事件进行快模块，因此可以对外部事件进行快速响应，如控制器的报警信号。速响应，如控制器的报警信号。2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术13外部中断扩展模块外部中断扩展模块PIE可支持可支持96个外部中断，当前仅使用个外部中断，当前仅使用了了45个外部中断。个外部中断。F2812有很多外设资源，而每个外设往往有多个中断源可有很

14、多外设资源，而每个外设往往有多个中断源可以向以向CPU申请中断。对于数量众多的中断源，如果将其中申请中断。对于数量众多的中断源，如果将其中断请求通过引线连接到断请求通过引线连接到CPU，那么，那么CPU的结构就会非常的的结构就会非常的复杂。因此，复杂。因此，TI在在F2812内部集成一个外部中断扩展模块，内部集成一个外部中断扩展模块，该模块就像一个可有用户配置的多路选择开关，它能将该模块就像一个可有用户配置的多路选择开关，它能将96个中断源组合成个中断源组合成12组，每组被反馈到仅仅组，每组被反馈到仅仅12条条CPU内核的内核的请求中断线上。请求中断线上。PIE模块设置了专门的寄存器来管理这些

15、中断源的中断请模块设置了专门的寄存器来管理这些中断源的中断请求和中断使能。求和中断使能。2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术143个个32位位CPU定时器。定时器。定时器是定时器是DSP为了精确的控制时间，以满足某些特定事件为了精确的控制时间，以满足某些特定事件的要求。的要求。TIMER0 1 2，其中，其中TIMER1和和2是是TI公司保留的，只能用公司保留的，只能用TIMER0。2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院D

16、SPDSP应用技术应用技术1511 128位安全秘钥：可以保护位安全秘钥：可以保护Flash/ROM、OTP ROM和和L0、L1 SARAM；防止系统中的软件程序被修改或读取。；防止系统中的软件程序被修改或读取。 千万不能全部设为千万不能全部设为全全0，否则，否则Flash会会被锁死！被锁死！2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术1612 先进的仿真模式：具有实时分析以及设置断点的功能；支先进的仿真模式：具有实时分析以及设置断点的功能；支持硬件仿真。持硬件仿真。13 开放工具，包括开放工具，包

17、括CCS和和JTAG仿真器仿真器14 低功耗模式和节能模式：支持低功耗模式和节能模式：支持IDLE、STANDBY、HALT模式，即支持空闲模式、等待模式和挂起模式；可独立禁模式，即支持空闲模式、等待模式和挂起模式；可独立禁止止/使能各个外设的时钟。使能各个外设的时钟。2.1 TMS320X2812的性能的性能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术172.1 TMS320X2812的性能的性能15 可选的芯片封装可选的芯片封装179引脚的引脚的BGA封装，带有外部存储器接口封装，带有外部存储器接口176引脚的引脚的LQFP封装，带有外部

18、存储器接口封装，带有外部存储器接口由于由于 BGA封装的焊接比较困难，在小批量的情况下，手封装的焊接比较困难，在小批量的情况下，手工一般无法完成，机器焊接的成本也远远高于工一般无法完成，机器焊接的成本也远远高于LQFP封装封装的焊接成本，因此，通常设计时使用的是的焊接成本，因此，通常设计时使用的是176引脚的引脚的LQFP封装。封装。 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术18C281x Block Diagram32x32 bitMultiplierSectoredFlash128K16bA(18-0)D(15-0)Program Bu

19、sData BusRAM18K16bBootROM 4K16b2232-bitAuxiliaryRegisters332 bit Timers RealtimeJTAGCPURegister BusR-M-WAtomicALUPIE Interrupt Manager323232EventManager AEventManager B12-bit ADCWatchdogMcBSPCAN2.0BSCI-ASCI-BSPIGPIO片内外设片内外设L0,L1: 4K16bH0: 8K16bM0,M1: 1K16b3个个32位定时器位定时器T0,T1,T2外部中断扩展模块，支持外部中断扩展模块，支持9

20、6个中断，只使用个中断，只使用45个个2 2个事件管理器个事件管理器其中的其中的PWMPWM单元，单元，用于电机控制用于电机控制1616通道，分辨率为通道，分辨率为1212位的模数转换模块位的模数转换模块作用是防止程序跑作用是防止程序跑飞或进入死循环，飞或进入死循环，多通道缓冲串行接口多通道缓冲串行接口增强型局域网络增强型局域网络串行串行通信通信接口接口串行串行外围外围接口接口通用并行接口通用并行接口支持片上调试功能支持片上调试功能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术19（1）事件管理器）事件管理器(Event Manager)具有两

21、个事件管理器具有两个事件管理器EVA、EVB。两个事件管理器具有相。两个事件管理器具有相同的定时器、比较单元、捕获单元。同的定时器、比较单元、捕获单元。每个事件管理器有每个事件管理器有2个个16位的通用定时器，每个通用定时位的通用定时器，每个通用定时器能单独产生一路独立的器能单独产生一路独立的PWM波形，共可以产生波形，共可以产生4路独立路独立的的PWM波形。波形。每个事件管理器有每个事件管理器有3个全比较单元。可产生个全比较单元。可产生3对对6路互补的路互补的PWM波形，正好可以驱动一个三相全桥电路。波形，正好可以驱动一个三相全桥电路。2.2 TMS320X2812的片内外设的片内外设 曲阜

22、师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术20（1）事件管理器）事件管理器(Event Manager)每个事件管理器有每个事件管理器有3个捕获单元。捕获外部输入脉冲波形个捕获单元。捕获外部输入脉冲波形的上升沿或下降沿，可以统计脉冲的间隔，也可以统计脉的上升沿或下降沿，可以统计脉冲的间隔，也可以统计脉冲个数。可以对外部硬件信号的时间间隔进行测量，利用冲个数。可以对外部硬件信号的时间间隔进行测量，利用6个边沿检测单元测量外部信号的时间差，从而可以确定个边沿检测单元测量外部信号的时间差，从而可以确定电机转子的转速。电机转子的转速。每个事件管理器有每个

23、事件管理器有1个正交编码电路（个正交编码电路（QEP），可以对正），可以对正交脉冲进行编码和计数，它与光电编码器相连可以获得旋交脉冲进行编码和计数，它与光电编码器相连可以获得旋转机械部件的位置、速率等信息，也多用于电机控制。转机械部件的位置、速率等信息，也多用于电机控制。2.2 TMS320X2812的片内外设的片内外设 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术21（2）ADC采样模块采样模块F2812内部集成了一个内部集成了一个12为分辨率的为分辨率的ADC模块，该模数转换器模块，该模数转换器内部有内部有2个独立的模拟多路转换器和个独立的

24、模拟多路转换器和2个独立的采样保持器，每个独立的采样保持器，每个模拟多路转换器接收个模拟多路转换器接收8个通道的模拟输入信号。虽然，个通道的模拟输入信号。虽然，2个采个采样保持器可以实现对两路模拟信号的同时采样，但样保持器可以实现对两路模拟信号的同时采样，但A/D转换必转换必须分时进行，因为内部核心须分时进行，因为内部核心A/D转换器只有一个。转换器只有一个。理论上采样精度为理论上采样精度为12位，在实际使用中采样精度为位，在实际使用中采样精度为9位或位或10位，位，经过硬件、软件校正措施，精度可有效提高。经过硬件、软件校正措施，精度可有效提高。28路输入通道；具有单一或者级联两种转换模式。路

25、输入通道；具有单一或者级联两种转换模式。具有具有2个采样保持器个采样保持器(Sample-Hold Controller)。最高转换速率为最高转换速率为80ns(12.5Msps)。输入信号不输入信号不能大于能大于3V！2.2 TMS320X2812的片内外设的片内外设 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术22（3）串行通信接口）串行通信接口SCI (Serial Communication Interface)每个每个TMS320X2812都有两个串行通信接口都有两个串行通信接口SCIA和和SCIB。标准的异步串行接口，具有发送和接收

26、两根信号线的异步标准的异步串行接口，具有发送和接收两根信号线的异步串口，即串口，即UART口（通用异步口（通用异步/接收发送装置）。接收发送装置）。采用接收发送双线制。采用接收发送双线制。支持可编程配置多大支持可编程配置多大64K不同的通信速率。不同的通信速率。可实现半双工或者全双工的通信模式。可实现半双工或者全双工的通信模式。16级深度的发送接收级深度的发送接收FIFO功能，从而有效降低串口通信功能，从而有效降低串口通信时时CPU的开销。的开销。可以设计成串可以设计成串口口RS232或者或者RS485！就！就波特率：设备每秒波特率：设备每秒发送的二进制数据发送的二进制数据位数。位数。根据数据

27、的传送方向，串行通信可以根据数据的传送方向，串行通信可以分为单工、半双工和全双工。分为单工、半双工和全双工。2.2 TMS320X2812的片内外设的片内外设 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术23（4）串行外围设备接口）串行外围设备接口SPI (Serial Peripheral Interface)高速的同步串行输入输出口，它允许可编程长度的串行数高速的同步串行输入输出口，它允许可编程长度的串行数据位流以可编程的的速率流入或移除该设备。据位流以可编程的的速率流入或移除该设备。SPI口一般口一般用于用于DSP控制器与外设之间或控制器

28、与外设之间或DSP控制器与另外一个控制控制器与另外一个控制器之间的数据交换和通信。器之间的数据交换和通信。具有两种可选择的工作模式，主模式或从模式。具有两种可选择的工作模式，主模式或从模式。支持支持125种可编程的波特率。种可编程的波特率。发送和接收可以同步操作，可实现全双工通信模式。发送和接收可以同步操作，可实现全双工通信模式。具有具有16级深度的发送级深度的发送/接收接收FIFO功能，发送数据的时候数功能，发送数据的时候数据与数据之间的延时可以进行控制据与数据之间的延时可以进行控制 。SCI异步串行；异步串行；SPI是同步串行是同步串行外扩设备：外扩设备：A/D;D/A;LCD2.2 TM

29、S320X2812的片内外设的片内外设 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术24（5）通用输入）通用输入/输出口输出口GPIO (General Purpose Input Output )F2812通过通过GPIO来与外围交换信息来与外围交换信息F2812具有多达具有多达56个通用的输入个通用的输入/输出口（输出口（GPIO）引脚，）引脚，而且引脚是复用的，即这些引脚既可以作为而且引脚是复用的，即这些引脚既可以作为DSP的片内外的片内外设如设如EV、SCI、SPICAN等的功能引脚也可以作为通用的等的功能引脚也可以作为通用的数字数字I

30、/O口。通过寄存器来设置。口。通过寄存器来设置。GPIO的输入和输出方向可以通过响应的存储器来配置，的输入和输出方向可以通过响应的存储器来配置，其输入输出数据也可以通过对应的端口寄存器来获得。其输入输出数据也可以通过对应的端口寄存器来获得。2.2 TMS320X2812的片内外设的片内外设 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术25（6）局域网通信控制器）局域网通信控制器CAN (Controller Area Network)一种具有国际标准且性价比比较高的现场总线，一种具有国际标准且性价比比较高的现场总线，CAN协议协议是一种串行多控

31、制方的通信协议，它可以有效地支持分布是一种串行多控制方的通信协议，它可以有效地支持分布式实时控制，并且具有很高的安全性和高达式实时控制，并且具有很高的安全性和高达1Mb/s的通信的通信速率。速率。支持完全兼容的支持完全兼容的CAN2.0B总线协议。总线协议。最高支持最高支持1Mb/s的总线通信速率。的总线通信速率。具有具有32个可编程的邮箱。个可编程的邮箱。低功耗模式。低功耗模式。具有可编程的总线唤醒模式。具有可编程的总线唤醒模式。可自动应答远程请求消息。可自动应答远程请求消息。2.2 TMS320X2812的片内外设的片内外设 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学

32、院DSPDSP应用技术应用技术26（7）多通道缓冲串行接口）多通道缓冲串行接口McBSP (Multichannel Buffered Serial Port)连接连接F2812和其他和其他McBSP兼容器件的串行接口，扩展了兼容器件的串行接口，扩展了F2812的的应用范围，使其能够方便地应用于硬盘光驱等多媒体存储介质应用范围，使其能够方便地应用于硬盘光驱等多媒体存储介质的运动控制。的运动控制。全双工通信方式。全双工通信方式。双倍缓冲的传送和三倍缓冲的接收，并适用于连续的数据流。双倍缓冲的传送和三倍缓冲的接收，并适用于连续的数据流。128个通道可用于传送和接收。个通道可用于传送和接收。多通道选

33、择模块允许和终止每个通道的传输。多通道选择模块允许和终止每个通道的传输。用两个用两个16级、级、32位的位的FIFO来代替来代替DAM(直接存储器存取直接存储器存取)。可直接连接于工业标准的多媒体数字信号编解码器和模拟芯片，可直接连接于工业标准的多媒体数字信号编解码器和模拟芯片，以及可串行连接的以及可串行连接的A/D，D/A转换器。转换器。2.2 TMS320X2812的片内外设的片内外设 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术27F2812 Block Diagram32x32 bitMultiplierSectoredFlash128

34、K16bA(18-0)D(15-0)Program BusData BusRAM18K16bBootROM 4K16b2232-bitAuxiliaryRegisters332 bit Timers RealtimeJTAGCPURegister BusR-M-WAtomicALUPIE Interrupt Manager323232EventManager AEventManager B12-bit ADCWatchdogMcBSPCAN2.0BSCI-ASCI-BSPIGPIO片内外设片内外设L0,L1: 4K16bH0: 8K16bMO,M1: 1K16b3个个32位定时器位定时器T0,

35、T1,T2外部中断扩展模块，支持外部中断扩展模块，支持9696个中断，只使用个中断，只使用4545个个2 2个事件管理器个事件管理器其中的其中的PWMPWM单元，单元，用于电机控制用于电机控制1616通道，分辨率为通道，分辨率为1212位的模数转换模块位的模数转换模块作用是防止程序跑作用是防止程序跑飞或进入死循环，飞或进入死循环，多通道缓冲串行接口多通道缓冲串行接口增强型局域网络增强型局域网络串行串行通信通信接口接口串行串行外围外围接口接口通用并行接口通用并行接口支持片上调试功能支持片上调试功能 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术28

36、C28x系列系列DSP是是TI公司最新的公司最新的32位定点数字信号处理器，位定点数字信号处理器，是基于是基于TMS320C2000数字信号处理器平台开发的，其代数字信号处理器平台开发的，其代码同码同24x/240 x数字信号处理器完全兼容，因此，数字信号处理器完全兼容，因此，240 x的用的用户能够轻松的移植到新的户能够轻松的移植到新的C281x系列系列DSP平台上。平台上。C28x系列系列DSP同时具有数字信号处理器和微控制器的特点，同时具有数字信号处理器和微控制器的特点，尤其是尤其是C281x继承了数字信号处理的诸多优点，其中包括继承了数字信号处理的诸多优点，其中包括可调整的哈佛总线结构

37、和循环寻址方式。可调整的哈佛总线结构和循环寻址方式。2.3.1 C28x的内核概述的内核概述2.3 TMS320X28xx的内核的内核 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术29CPU仿真仿真控制逻辑控制逻辑C28x内核内核存储器接口信号存储器接口信号时钟和控制信号时钟和控制信号复位和中断信号复位和中断信号仿真信号仿真信号数据数据/程序存储器访问及地址的产生；译码和运行指令程序存储器访问及地址的产生；译码和运行指令；执行算术、逻辑和移位操作；控制；执行算术、逻辑和移位操作；控制CPU寄存器及数寄存器及数据据/程序存储器之间的数据传输等操作

38、。程序存储器之间的数据传输等操作。监视和控制监视和控制DSPDSP芯片内不同部件的工作状芯片内不同部件的工作状态，并实现对设备的测试和调试。态，并实现对设备的测试和调试。接口信号单元接口信号单元完全是存储器、完全是存储器、外设、时钟、外设、时钟、CPUCPU以及调试单以及调试单元之间的信号元之间的信号传输通道。传输通道。2.3.2 C28x的内核的组成的内核的组成2.3 TMS320X28xx的内核的内核 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术30（1）中央算术逻辑单元CALU (Central Arithmetic Logic Unit

39、)：32位的CALU完成二进制补码算术和布尔逻辑操作。（2）乘法器(Multiplier)：执行32位32位的二进制补码乘法运算，获得64位的乘积。乘法可以在有符号数和无符号数之间进行。（3）循环移位器(Barrel shifter)：执行最多16位的数据左移位和右移位操作。把16位数据调整为32位数据。2.3.2 C28x的内核的组成的内核的组成2.3 TMS320X28xx的内核的内核C28xx系统系统DSP内核的内核的CPU单元包括以下几个部分：单元包括以下几个部分： 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术31（4）地址寄存器算术单

40、元ARAU (Address Register Arithmetic Uint)：ARAU主要完成数据存储器的寻址运算以及地址的产生。（5）独立寄存器空间(Independent register space)：在CPU中含有一些被映像至数据空间的寄存器。这些寄存器可以作为系统控制寄存器、数据寄存器和数据指针。n系统控制寄存器可由专用的指令进行操作，而其他寄存器则通过特殊指令或寄存器寻址模式来操作。 （6）带保护流水线(Protected pipeline)：CPU具有八级流水线，可以避免从同一地址进行读写而造成的秩序混乱。2.3 TMS320X28xx的内核的内核 曲阜师范大学曲阜师范大学

41、电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术32中央算术逻辑中央算术逻辑部分部分乘法单元乘法单元输入定标移输入定标移位器位器CPU单元结构功能框图单元结构功能框图 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术332.3 TMS320X28xx的内核的内核 输入定标移位器的功能是把程序存储器或数据存储器送来的16位数调整为位数调整为32位数，位数，然后送往32位的位的CALU 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术34乘法器乘法器暂存器暂存器乘积寄存器乘积寄存器乘积定

42、标移位器乘积定标移位器 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术35 CALU有两个输入信号，一个由累加器提供，另一个由有两个输入信号，一个由累加器提供，另一个由 乘积乘积定标移位器或输入移位定标移位器或输入移位 器提供。当器提供。当CALU执行完一次操作后，它执行完一次操作后，它将结果送至将结果送至32 位的累加器，由累加器对其结果进行移位。累加器位的累加器，由累加器对其结果进行移位。累加器的输出连到的输出连到32位的输出数据定标移位器。经过输出数据定标位的输出数据定标移位器。经过输出数据定标 移位移位器，累加器的高、低器，累加器的高、低

43、16 位可分别移位或存入数据寄存器。位可分别移位或存入数据寄存器。 CALU实现许多算术和逻实现许多算术和逻辑运算功能：辑运算功能：16位加法，位加法，16位减法，布尔运算，位测试位减法，布尔运算，位测试以以 及移位和旋转功能。及移位和旋转功能。 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术36来自于寄存器来自于寄存器操作码操作码数据存储区数据存储区操作数操作数2乘法器结果乘法器结果操作数操作数1 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术372.3 TMS320X28xx的内核的内核2.3.

44、3 CPU的总线的总线总线结构的优点总线结构的优点u 分离的程序和数据总线，允许CPU同时访问程序指令和同时访问程序指令和数据存储器；数据存储器；u 有独立的数据读/写地址总线和数据读写地址总线和数据读/写总线，使写总线，使CPU对数据存储器的读、写访问可在同一机器周期内完成；对数据存储器的读、写访问可在同一机器周期内完成；u 分离的程序和数据空间及独立的总线结构，支持CPU在在单机器时钟内并行执行算术、逻辑和位处理操作等；单机器时钟内并行执行算术、逻辑和位处理操作等；u 采用改进的哈佛型总线结构，使运行速度得以大幅度提高，处理能力得以优化。主要完成主要完成CPU内部寄存器与内部寄存器与各逻辑

45、部件之间或各逻辑部件之间或CPU与外与外部存储器之间的数据传递！部存储器之间的数据传递！ 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术38 A 存储器接口有存储器接口有3组地址总线：组地址总线：1PAB (Program Address Bus)程序地址总线：PAB用来传送来自程序空间的读/写地址。nPAB是一个22位的总线。2DRAB (Data-Read Address Bus)数据读地址总线：32位的DRAB用来传送来自数据空间的读地址。3DWAB (Data-Write Address Bus)数据写地址总线：32位的DWAB用来传送来

46、自数据空间的写地址。2.3.3 CPU的总线的总线2.3 TMS320X28xx的内核的内核 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术39 B 存储器接口存储器接口还有还有3组数据总线：组数据总线：1PRDB (Program-Read Data Bus)程序读数据总线：PRDB在读取程序空间时用来传送指令或数据。PRDB是一个32位的总线。2DRDB (Data-Read Data Bus)数据读数据总线：DRDB在读取数据空间时用来传送数据。DRDB是一个32位的总线。3DWDB (DataProgram-Write Data Bus)

47、数据程序写数据总线：32位的DWDB在对数据空间和程序空间写数据时用来传送数据。2.3.3 CPU的总线的总线2.3 TMS320X28xx的内核的内核 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术40用于访问数据空间和程序空间的总线概况存储类型地址总线数据总线从程序空间读PABPRDB从数据空间读DRABDRDB向程序空间写PABDWDB向数据空间写DWABDWDB不能同时操作不能同时操作不能同时操作不能同时操作2.3.3 CPU的总线的总线2.3 TMS320X28xx的内核的内核 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自

48、动化学院DSPDSP应用技术应用技术41 寄存器是寄存器是CPUCPU的基本组成元素，的基本组成元素，CPUCPU寄存器的作用：寄存器的作用： 暂存算术运算或逻辑运算的操作数，如被加数、被减数或乘数等；(被乘数寄存器XT) 暂存执行指令的结果，如和、差、或乘积等；(结果寄存器P) 作为通用目的存储单元，暂存变量；(累加器ACC) 作为地址指针指向存储器；（数据页指针寄存器DP） 专用功能或特殊功能，如指令执行的状态位指示（溢出、进位等）、CPU中断控制以及DSP模式控制等。（状态寄存器ST0/ST1）2.3.4 CPU的寄存器的寄存器2.3 TMS320X28xx的内核的内核 曲阜师范大学曲阜

49、师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术42 CPU的寄存器主要有：的寄存器主要有： 累加器累加器(ACC)、被乘数寄存器、被乘数寄存器(XT)、结果寄存器、结果寄存器(P)、数据、数据页指针寄存器页指针寄存器(DP)、堆栈指针、堆栈指针(SP)、辅助寄存器、辅助寄存器(XAR07)、程序计数器程序计数器(PC)、返回、返回PC指针寄存器指针寄存器(RPC)、中断控制寄、中断控制寄存器存器(IFR/IER)、状态寄存器、状态寄存器(ST0/ST1)2.3.4 CPU的寄存器的寄存器2.3 TMS320X28xx的内核的内核 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信

50、息与自动化学院电气信息与自动化学院DSPDSP应用技术应用技术43 数据页偏移量数据存储器地址范围页号00 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 00 ：00 0000 0000 0000 0000 000000 0001 ：11 11110000 0000H0000 0001H ：0000 003FH第0页00 0000 0000 0000 0100 0000 0000 0000 01 ：00 0000 0000 0000 0100 000000 0001 ：11 11110000 0040H0000 0041H ：0000 007FH第1页： ：11 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11 ：11 1111 1111 1111 1100 000000 0001 ：11 1111003F FFC0H003F FFC1H ：003F FFFFH第65535页数据页指针寄存器（数据页指针寄存器（DP） 曲阜师范大学曲阜师范大学 电气信息与自动化学院电气信息与