DSP相关知识TMS320F2812性能

1、第一章DSP相关知识及TMS320F281性能介绍数字信号处理<DSP是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴 学科。在通常的实时信号处理中，它具有可程控、可预见性、精度高、稳定性 好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点，这都是 模拟系统所不及的。1.1 DSP 系统构成数字信号处理器是利用计算机或专用处理设备，在模拟信号变换成数字信 号以后，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别 等高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快1050倍。一个典型的DSP系统，输入信号首先进行带限滤波和抽样，然后进行A/D变换将信号变换成数字比

2、特流。DSP芯片的输入是A/D变换后得到的以抽样形式表示的 数字信号，DSP芯片对输入的数字信号进行某种形式的处理，如进行一系列的 乘累加操作<MAC。最后，经过处理后的数字样值再经 D/A变换转换为模拟样 值，之后再进行内插和平滑滤波就可得到连续的模拟波形。必须指出的是，上 面给出的DSP系统模型是一个典型模型，但并不是所有的 DSP系统都必须具有 模型中的所有部件。1.2 DSP 系统的特点数字信号处理系统是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部优 点：八、<1）接口和编程方便。DSP系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设 备都是相互兼容的，与这样的系统接口以实现某种功

3、能要比模拟系统与这些系 统接口容易得多；另外，DSP系统中的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过 程中灵活方便地对软件进行修改和升级。<2）稳定性和可重复性好。DSP系统以数字处理为基础，受环境温度、湿 度、噪声、电磁场的干扰和影响较小，可靠性高；数字系统的性能基本不受元 器件参数性能变化的影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生产。<3）精度高。 16位数字系统可以达到 10-5的精度。<4）特殊应用。有些应用只有数字系统才能实现，例如信息无失真压缩、V型滤波器、线性相位滤波器等等。<5）集成方便。DSP系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模集 成。当然，数字信

4、号处理在高频信号处理上也存在一定的缺点。DSP系统中的高速时钟可能带来高频干扰和电磁泄漏等问题，而且DSP系统消耗的功率也较大。此外，DSP技术更新的速度快，数学知识要求多，开发和调试工具还不尽完善。1.3 DSP 芯片的应用DSP 应用广泛，其主要应用市场为 3C 领域，合占整个市场需求的 90%o DSP 是目前电子工业领域增长最迅速的产品之一，据世界半导体贸易统计组织 发布的统计和预测报告显示， 19962008年，全球 DSP 市场将一直保持稳步增 长，其中， 2000 年的增长率为 37%，2001 年为 8%，并且从 2001 年到 2008 年，增长率将逐年递增， 2008 年的

5、增长率将达 54%。因此，全球 DSP 市场的前 景非常广阔，DSP产业将成为21世纪最具发展潜力的朝阳产业。很显然，目前随着我国 3G 的商用部署大规模展开和移动互联网的蓬勃发 展，在可预见的一段时间内，无线应用仍将是可编程 DSP 市场的驱动引擎。不 过，嵌入式DSP市场是一个更大的市场。随着有线市场走向复苏，VoIP电话变得更加重要。因此，DSP市场将在2009年及以后的时间里稳健地好转。因为无 论何种形式的 DSP 技术都是我们能够访问窄带、宽带或是无线互联网的唯一手 段，它还是新兴的分组电话市场的关键。没有 DSP就没有对互联网的访问，没 有多媒体，也没有无线通信。例如，厂商们新推出

6、多种款式可选择的独立器件、 DSP 与 MPU 相结合的 器件、为执行 DSP 功能量身定做的 MPU 器件、以及许多公司为 ASIC 或 SoC 解决方案所提供的软硬DSP内核。在近 20 多年时间里，主要应用有：信号处理、通信、语音、图形 / 图像、 军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。目前的硬盘空间相当大，这 主要得益于CDSP可定制DSP的巨大作用。预计在今后的 PC机中，一个DSP 即可完成全部所需的多媒体处理功能。DSP也是消费类电子产品中的关键器件。因为DSP的广泛应用，数字音响设备的更新换代周期变得非常短暂。用于 图像处理的DSP 一种用于JPEG标准的静态图像数据处理

7、；另一种用于动态图 像数据处理。1.4 TMS320F2812芯片的主要特性TMS320F281系列DSP数字信号处理器）是TI公司最新推出的数字信号处 理器，该系列处理器是基于 TMS320C2X）内核的定点数字信号处理器。器件上集 成了多种先进的外设，为电机及其他运动控制领域应用的实现提供了良好的平 台。同时代码和指令与F24x系列数字信号处理器完全兼容，从而保证了项目或 产品设计的可延续性。与 F24x系列数字信号处理器相比，F2812系列数字信号 处理器提高了运算的精度32位）和系统的处理能力 达到150MIPS。该系列数字信号处理器还集成了 128KB的Flash存储器，4KB的引导

8、ROM数字运算表 以及2KB的OTP ROM从而大大改善了应用的灵活性。128位的密码保护机制有 效地保护了产品的知识产权。两个事件管理器模块为电机及功率变换控制提供 了良好的控制功能。16通道高性能12位ADC单元提供了两个采样保持电路， 可以实现双通道信号同步采样。归纳起来，TMS320F2812系列DSP有以下特点。TMS320F2812有3个独立的片选信号，并且读/写时序可编程，兼容不同速 率的外设扩展。通过配置外部接口寄存器， TMS320F28 i 2 在访问外部设备时不 必额外增加延时等待，既提高了程序的实时性又减少了代码量。TMS320F28 I 2是TI2000系列中功能最为

9、强大的 DSP芯片。它是一种 32 位 DSP 片内有 128KFLASH,18KSRAM, DART. 56 I/0,12MAD+I6路输入、指令处 理速度高达150MPIS. TMS320F2812样片于2003年推出，经过了试用期，现在 己经非常成熟。国内公司己经开始陆续使用，其开发工具完备，购买渠道畅 通，价格低廉，是一款非常适合本课题需要的控制芯片。TMS320F 2812的时钟频率是150MHz即时钟周期是6.67ns。有众多的外 设接口， GPIO, SPI, SCIA, SCIB, McBSP, eCAN, SRAM. FLASH, EVA,EVB, ADC这些外设模块使TMS

10、320F2812艮适用于控制领域。<1）TMS320F281系列DSP采用高性能的静态COM技术主频达150MHz时钟周期6.67ns）；采用低电压供电，当主频为135MHz时内核电压为1.8V，当主频为150MHz 时内核电压为 1.9V， I/O 引脚电压为 3.3V。<2）支持JTAG边界扫描接口<3）高性能 32位 CPU支持16X16位和32 X 32位的乘法加法运算；支持16X 16位的双乘法运算；采用哈佛总线结构模式；快速中断响应和中断处理能力； 统一的存储设计模式；4MB 的程序/数据寻址空间；高效的代码转换功能 <支持C/C+和汇编）；与TMS320F

11、24X/F240）系列数字信号处理器代码兼容。<4）片内存储空间片内Flash空间大小为128KX 16b,分为4个8KX 16b和6个16KX 16b存储段；ROM空间：片内含128KX 16位大小的ROMOTP ROM空 间大小：1KX 16b;L0和L1 :两块4KX 16位的单周期访问RAMvSARAMH0 ：一块 8KX 16 位的单周期访问 RAM<SAR)AM;M0和M1:两块1X 16位的单周期访问RAMvSARAM<5)根只读存储器 <Boot ROM)4KX16 位 带有软件启动的 Boot 模式;标准数学函数库。<6)外部存储器接口 有高达

12、1MX 16b 的总存储空间;可编程的等待时间;可编程读写选通计数器 vStrobe Timing ); 三个独立的片选信号。<7)时钟与系统控制支持动态锁相环倍频;片内振荡器;看门狗定时器模块。<8)三个外部中断。<9)外部中断扩展<PE模块可支持 96 个外部中断，当前仅使用了 45 个外部中断。<10) 128 位的密钥 vSecurity Key/Lock )保护 Flash/OTP 和 L0/L1 SARAM;防止ROM中的程序被盗。<11)3个32位的CPU定时器。<12)用于控制电机的外围设备两个事件管理器 <EVA、EVB);与C

13、240兼容的器件。<13)串口外围设备 串行外围接口 <SPI);两路串行通信接口 <SCI)，标准的SCI 口；增强型CAN模块<eCAN ； 多通道缓冲串行接口 <McBSP 和串行外围接口模式。<14） 12位的ADC专换模块2X8通道的输入通道；单一或级联专换模式； 最高专换速率为 80ns/12.5Msps 。<15）最多有56个独立的可编程、多用途通用输入/输出vGPIO弓I脚 <16）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。<17）开发工具DSP 集成系统 <Code Composer Studi

14、o ， CCS） ； JTAG 仿真器。<18）低功耗模式和节能模式支持空闲模式vIDLE）、等待模式vSTANDBY、挂起模式<HALT ; 静止/使能独立外设时钟。<19）封装方式带外部存储器接口的179球形触点BGA封装；带外部存储器接口的176引脚低剖面四芯线扁平LQFP封装；没有外部存储器接口的128引脚奥贴片正方扁平PBK封装。<20）工作温度A : -4085 C <GHH ZHH PGF PBK ;S : -40125 C <GHH ZHH PGF PBK ;Q : -40125 C <PGF PBK。1.5 地址寻址空间1.6 TMS

15、320F2812硬件结构框图頁宜曲 3*QN3*MH*:wdg UHJg'«上 GA-sbUJM5MgUliock StartDxODODOO0x00 0040SOO 0400oxwoaooD&00 ftDOOOmOO OE<M>OxOD 2000DkOD GOODQk&Q 7 000owoo a dooOkOD »CH>00x00 ADOO0m3D 7 800OxW 7C00 omsd a dooOitJF 7 FF®®m3f a(mOjlIF AOOOk OdF F FCOData SpaceProg S p

16、aceData Sp»«Prog SpsceMO Vector - RAM (32 m 32) (Enabled tf VMAP =©JMO SA RAM IK x. 10)M1 SARAM(1Kx 16Peripherail Frame 0PIE Vfector RAM (2M je * 越 lErKMixl «FVMAP« 11, EhRiEb 1 H氏 mA、*VKZH 他碗rv«i& !IK-二 H磴HHHr F w ：艮"frrwedFW»rv«lX1NTF Zwie 0 |BK

17、63; 1 ti. XZC50AND1)wntf zqov i (bk xKZCSMHDb |P*vfK*diPer bp her a l Fra urte 1 (iPrcAwted)Rm»rvv-dft«4#rv#<3PerijphereJ Frame 2 (PnotectdiLO &ARAXI HKde. &44U時 HlOtiM)Li &ARAXI (4K«ie. Secure E3ocM)&r.rfp 十:pt1 X1Re fe#rv#dMIN If £m> 2 WXZCSIxi*<tf £om a fq jv i 忸 JUC&EAUDRfrMFWdOT P (ar ROM I (IK k »6,各芒3套 Block)Hewrwd 0 KJRotjM (or ROMf| (128K « 15, Secure Btoclt)Pa&BwOimH0SARAM (84C M 16)RfrMiwdB0<3t ROM (4K I Enabled If