第2章TMS320C6000DSP芯片概述ppt课件

1、第2章 TMS320C6000 DSP芯片概述数字信号处置器原理A西安邮电大学 通讯与信息工程学院 2021年3月.目 录第2章 TMS320C6000 DSP芯片概述 2.1 DSP芯片概述 2.1.1主要类型 2.1.2 TI公司的DSP芯片 2.1.3 TI公司DSP芯片的命名规那么 2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述 2.2.2 DMS642的器件特性 2.2.3 DM642原理框图 2.2.4 DM642的运用领域 .本章学习目的了解DSP芯片的分类; 了解TI公司的DSP芯片类型；掌握TI公司芯片的命名规那么；掌握DM642芯片的器件特性、原

2、理框图；了解DM642芯片的运用领域；知识要点： DM642的器件特性、原理框图。.前 言随着信息技术的高速开展，数字信号处置器(Digital Signal Processor，DSP)的运用范围越来越广，普及率越来越高;DSP的运用领域主要包括：图形图像领域如图形变换、图像紧缩、图像传输、图像加强、图像识别等自动化控制领域如导航和定位、振动分析、磁盘驱动、激光打印、机器人控制等消费电子领域如智能玩具、扫描仪、机顶盒、VCD/DVD、可视、机等.前 言电子通讯领域如蜂窝、IP、无线调制解调器、数字语音嵌入等语音处置领域如语音综合、语音加强、语音识别、语音编码等工业运用领域如数字控制、机器人技

3、术、在线监控等仪器仪表领域如数字滤波器、函数发生器、瞬时分析仪、频谱分析仪、数据采集仪器等医疗器械领域如诊断设备、助听器、病情监控器、心电图设备、超声设备等军事领域如导弹制导、导航、雷达、严密通讯等.2.1 DSP芯片概述2.1.1 主要类型DSP芯片主要分为以下两大类： (1) 公用DSP芯片这类芯片被设计和加工成独立的电路模块，只能完胜利能单一的义务；它们的运用场所比较特殊，通常运用于高速信号处置环境中，如执行FFT运算、数值滤波运算、卷积运算等；公用DSP芯片经过硬件逻辑实现信号处置算法，而不是采用内部编程的方法；这种机制保证了芯片的执行效率、提高了其运算速度；公用DSP芯片在运用中无须

4、程序设计。只需根据其功能设计外围电路即可。 .2.1 DSP芯片概述2.1.1 主要类型DSP芯片主要分为以下两大类： (2) 通用可编程数字信号处置器 Programmable Digital Signal Processor；这类芯片经过嵌入内部的程序来调用本身的硬件资源；运用起来更加灵敏，运用领域也更加广泛。.2.1 DSP芯片概述DSP与单片机之间的联络与区别：狭义上讲DSP是一种“更高级别的单片机它有着和单片机类似的输入输出引脚、定时器、计数器、外设接口、数据地址总线等，两者在功能组织方面存在着很多类似之处。DSP和单片机在运用领城中也有重叠的区域，比如二者均可以用在自动控制、信号处

5、置和通讯等领域，它们在这些领域中所起的作用扮演的角色也类似。但是，从深层次上分析，DSP和单片机之间又存在本质上的不同，表现为以下几个方面：.2.1 DSP芯片概述DSP与单片机之间的联络与区别：硬件资源方面的不同之处DSP具有较高的主频，DSP主频普通为几百兆赫，单片机的主频通常为几兆赫到几十兆赫，DSP主频远远高于单片机主频DSP和单片机在主频上的差别决议了两者在处置数据速度上的宏大差距;在硬件构造方面，DSP具有更多的数据总线和地址总线，并行处置数据的才干更加强大，DSP器件的数字信号处置功能表现尤为突出，TMS320DM642强大的视频处置功能就是一个典型的例子。.2.1 DSP芯片概

6、述DSP与单片机之间的联络与区别：处置事务才干方面的不同之处DSP拥有强大且高效的硬件资源，其运用领域广、运用层面高，DSP的运用范围已远远超越了单片机的运用范围；DSP可以处置更加复杂的综合性事务，涉及视频、音频、网络、图形图像等多种领域。以上比较可协助读者更好地了解DSP芯片的功能和作用。运用系统运用DSP芯片还是单片机应视详细环境和要求而定，虽然DSP芯片拥有较高的运算速度，但DSP电路系统设计复杂，研发本钱高，所以并不是一切的场所都适宜选用DSP芯片。 .2.1 DSP芯片概述DSP的主要消费厂商DSP芯片的消费厂家很多，类型多样，主要的产品如表2-1所示 .2.1 DSP芯片概述2.

7、1.2 TI公司的DSP芯片 TI公司是DSP芯片的主要消费厂家之一；该公司研发出多款高性能的DSP产品，例如：定点型DSP芯片C1x、C2x、C2xx、C5x、C54x和C6x等；浮点型DSP芯片C3x、C4x、C67x等；多处置器型DSP芯片C8x等。从DSP芯片出现的先后顺序来看，TT公司的DSP产品主要阅历了7个开展阶段，如表2-2所示： .2.1 DSP芯片概述TT公司的DSP产品的7个开展阶段：.2.1 DSP芯片概述TT公司的DSP产品的7个开展阶段：.2.1 DSP芯片概述TT公司的DSP产品的7个开展阶段：.2.1 DSP芯片概述从功能上来划分，TI公司的DSP芯片主要包括如

8、下4个系列：TMS320C2000TMS320C3000TMS320C5000TMS320C6000.2.1 DSP芯片概述MS320C2000系列DSP芯片：硬件构造更多地思索了工业运用环境，适宜在机电控制、电力电子系统中运用，如照明控制、光纤网络、工业自动化等相关产品。TMS320C3000系列DSP芯片：适宜在数字音频、激光打印机、扫描仪、读码器、视频会议、工业自动化、机器人和伺服控制产品中运用。 .2.1 DSP芯片概述TMS320C5000系列DSP芯片：适宜通讯设备的开发，如媒体播放器、3G、电子图书、无线Modem、GPS接纳安装、指纹识别系统等；TMS320C6000系列DSP

9、芯片：硬件构造功能强大，适用于高速信号处置设备中，如图像图形处置、无线网络、多媒体网关、宽带视频转换器、视频主/从方式效力器和网络相机等。.2.1.3 TI公司DSP芯片的命名规那么TI公司的DSP芯片类型多样，在选择DSP芯片时一定要仔细区分芯片外表的标识，以免选错器件；以TMS32OC6412型DSP芯片为例，引见TI公司DSP芯片的命名规那么，TMS320C6412芯片的符号含义如下： .2.1.3 TI公司DSP芯片的命名规那么.2.1.3 TI公司DSP芯片的命名规那么.2.1.3 TI公司DSP芯片的命名规那么.2.1.3 TI公司DSP芯片的命名规那么.2.2 TMS320DM6

10、42 DSP芯片概略 前言TMS320DM642是TI公司于2003年左右推出的一 款32位定点DSP芯片，主要面向数字媒体，属于C6000系列DSP芯片; DM642保管了C64x原有的内核机构及大部分外设的根底上添加了3个双通道数字视频口，可同时处置多路数字视频流。.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述TMS320C64x DSP芯片包括TMS320DM642的安装是TMS320C6000 DSP平台上具有最高性能的定点DSP；TMS320DM642 (DM642)是基于由德州仪器TI开发的超长指令字(VLIW)构造，因此DM642芯片是数字媒体运用的

11、最优选择。.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述DM642 在主频720MHz 下处置速度到达5760MIPS，C64x DSP核具有64个32位字长的通用存放器和8 个独立的功能单元;DM642 每周期可以提供4个16位MACs，每秒可提供2880百万个MACs，或者8个8位MACs，每秒5760M MACs。.DM642的构造框图The PCI peripheral is muxed with the HPI(32/16), EMAC,and MDIO peripherals. The Video Port 0 (VP0) peripheral is

12、muxed with the McBSP0 peripheral and the McASP0 control pins. The Video Port 1 (VP1)peripheral is muxed with the McBSP1 peripheral and the McASP0 data pins. .2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述DM642具有一个两层的缓存构造和一个强大且多样的外设设备；第一层的程序缓存L1P是一个128比特的直接映射缓存，第一层的数据缓存L1D是一个128比特的2路组相连高速缓存；第二层的存储器/缓存(L2)是由被程

13、序和数据空间共享的2兆比特的存储空间组成；第二层的存储器可以由映射存储器、缓存或由二者混合组成。.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述DM642外围设备包括：3个可配置的视频端口；1个10/100 Mb/s的以太网媒体访问控制EMAC；1个管理数据输入/输出(MDIO)模块；1个VCXO内插控制端口(VIC)；1个多通道缓冲音频串口(McASP0)；1个集成电路接口模块；2个多通道缓冲穿行端口(McBSPs)；.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述3个32比特的通用定时器；1个用户可以配置的16比特或32比特的主机口界

14、面(HPI16/HPI32)；1个外设衔接接口(PCI)；1个16脚的具有程序可控的中断/时间生成方式的通用输入/输出口(GP0)；1个内可以和同步、异步存储器以及外设相联的无缝衔接的外部存储接口EMIFA。.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述 DM642具有3个可配置的视频端口外设(VP0, VP1, VP2)：通用的视频解码与编码设备提供了一个无缝衔接的接口；DM642视频端口外设支持多分辨率和视频规范例如：CCIR601, ITUBT.656, BT.1120, SMPTE 125M, 260M, 274M, and 296M；3个视频端口(VP0

15、, VP1, VP2)外设是可以配置的，并且支持视频捕捉和视频演示方式；每个视频端口由两个通道组成(A和B),每个通道具有一个5120字节捕捉/显示的缓冲区。.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述 DM642的多通道缓冲音频串口McASP0：提供了一个发射和一个接受时钟区，有8个串行数据引脚，可以分别设置到这两个区域；DM642拥有足够的带宽支持8个串行数据脚传送192 kHz的立体声信号；此外，McASP0可以同时地被编程为输出多种S/PDIF, IEC60958, AES-3,CP-430编码数据通道；McASP0也具有过失检查和恢复特征，比如可检测不

16、利高频主时钟的时钟探测电路，它可以检验主时钟能否在一个可编程频率范围内。 .2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述VCXO内插控制(VIC)端口提供了分辨率为9比特到16比特数模转换。VIC的输出是一个比特内插D/A输出。以太网媒体接入控制器(EMAC)在DM642 DSP内核处置器和网络之间提供了一个有效的接口；DM642 EMAC具有硬件信息流控制和效力质量(QOS)支持，无论是半双工还是双工方式，它都支持10Base-T 和100Base-TX,或 10 Mbps和100 Mbps。DM642 EMAC 运用定制的接口与DSP核相连，可以让数据有效地传

17、送和接纳。.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.1 DM642概述 MDIO模块不断地获取全部32个MDIO地址，列举出系统中一切PHY器件。一旦有候选的PHY被DSP选中，MDIO模块马上经过读取PHY形状存放器监控它的衔接。衔接的改动能保管MDIO，并可随时中断DSP，使得DSP无需不断执行MDIO存取操作即可获取衔接的形状。TMS320DM642上的I2C端口可以使DSP较容易地控制外设，并与主机处置器通讯。此外，规范多通道缓冲穿行端口(McBSP)可用于与具有串行外围接口(SPI)方式的外设通讯 DM642具有完好的开展工具，包括：1个新的C编译器，1个简化程序和调

18、度的组装优化器，1个具有执行代码可见性的Windows调试器接口。.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.2 DMS642的器件特性 高性能数字媒体处置器2，1.67，1.39 ns 指令周期 500，600，720 MHz 时钟频率 每周期执行8 条32 位指令 4000, 4800, 5760 MIPS 与C64x 完全兼容VelociT1.2 是具有先进超长指令字VLIWTMS320C64x DSP 核VelociT 的晋级版 8 个独立的功能单元.VelociTITM体系构造：是一种先进的高性能的超长指令集VLIW (Very Long Instruction Wor

19、d)构造。该构造使C6000系列DSP成为多通道和多功能运用的最正确选择。VLIW 体系构造在内部由一个超长机器指令字驱动内部多个功能单元协同动作，每个指令包由多条指令组成，这些指令之间相互独立，各自控制一个功能单元，因此，可单周期完成多条指令，实现指令集的高效并行。.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.2 DMS642的器件特性 6 个ALU32/40bit，每个功能单元支持每时钟周期32位算术操作，双16位比特算术操作，或4个8 位算术操作2 个乘法器支持每时钟周期4 个1616 位的乘法结果是32 位或者8个88 位乘法结果是16 位 指令设置特点 字节寻址8/16/

20、32/64 位数据 8 位溢出维护 可位提取，设置，去除操作 具有规范化，饱和度，位计数功能 加强交互的VelociT1.2.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.2 DMS642的器件特性 L1/L2 存储器构造 128Kbit16KbyteL1P 程序缓存直接映射 128Kbit16KbyteL1D 数据缓存2 种方法结合设置 2Mbit256KbyteL2 规范映射RAM/缓存灵敏的RAM/缓存分配支持小端方式，大端方式64 位外部存储器接口EMIF 支持异步存储器SRAM 和EPROM和同步存储器SDRAM，SBSRAM，ZBT SRAM 和FIFO直接接口 总共有1

21、024Mbyte可寻址外部存储空间.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.2 DMS642的器件特性 加强的直接存储器访问EDMA控制器64 个独立的通道10/100Mb/s 以太网控制器EMAC 顺应IEEE802.3 媒体独立接口MII 8 个独立的发送通道和1 个接纳通道管理数据输入输出MDIO内插VCXO 控制接口 支持同步音频/视频主机接口HPI32/16 位符合PCI 接口规范2.2 版本，32 位/66MHz，3.3V PCI 主/从接口.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.2 DMS642的器件特性 L1/L2 存储器构造 128Kbit1

22、6KbyteL1P 程序缓存直接映射 128Kbit16KbyteL1D 数据缓存2 种方法结合设置 2Mbit256KbyteL2 规范映射RAM/缓存灵敏的RAM/缓存分配支持小端方式，大端方式64 位外部存储器接口EMIF 支持异步存储器SRAM 和EPROM和同步存储器SDRAM，SBSRAM，ZBT SRAM 和FIFO直接接口 总共有1024Mbyte可寻址外部存储空间.2.2 TMS320DM642 DSP芯片概略 2.2.3 DM642原理框图 详见P29 图2-2.1 64位外部存储器接口(EMIFA )。可以与多种同 步和异步存储器或外设接口。EMIFA有四个片选空间，最大

23、总线速率133MHz EMIFA支持：64位、32位、16位和8位的数据总线宽度，可以衔接SDRAM, SRAM,SBSRAM, FLASH和FIFO等多种存储器件。EMIF是外部存储器与片内单元间的接口经过配置EMIF完成芯片与片外存储器的通讯.DM642 EMIF 接口EMIF=External Memory Interface.EMIF支持的器件 SDRAM，ROM，FLASH，FIFO等经过设置存放器的值来完成对EMIF的配置使能，时钟速率，时序等.HPIEMIFPeripheralsC64x的EDMA(Enhanced Direct Memory Access)控制器位于C64x的L

24、2存储器和外设EMIF、串行口、HPI、PCI等之间，如以下图所示：EDMA.EDMA控制器可以独立于CPU处置L2 Cache/SRAM和C64x外设之间的数据传输，包括：Cache效力、非Cache存储器存取、用户编程的数据传输和主机(host)存取C64x EDMA加强至64个通道C6211/C6711EDMA为16通道，C6201/C6701为4通道DMA带有可编程的优先权和链接(Link)和衔接(Chain)数据传输才干可在C64x可寻址的存储器不同地址间包括L2 SRAM、外设和外部存储器传输数据EDMA: Characteristics.CPU启动非同步的EDMA：CPU经过写相

25、应存放器来启动一个EDMA由事件触发的EDMA：许多事件如HPI、DSP中断、定时器中断、外部中断、McBSP发送中断、McBSP接纳中断、另一个EDMA传输终了等均可触发相应通道的EDMA传输。但事件必需求由CPU经过相应存放器来使能。为同步的EDMA。EDMA: Start Mechanisms.EDMA控制器由以下部分组成：事件和中断处置存放器事件编码器参数RAM硬件地址产生器事件存放器完成对EDMA事件的捕获、控制。假设有多个事件同时发生，由事件编码器对它们进展处置将同时发生的事件进展排队。参数RAM存放与事件相关各通道的传输参数；这些参数送入硬件地址发生器以产生对EMIF/外设的存取地址。EDM