第一章TMS320F2812系列DSP综述

第一章TMS320F2812系列DSP综述2023/12/151

一综述1什么是DSP？DSP：DigitalSignalProcessing数字信号处理技术①

DigitalSignalProcessor数字信号处理器②①信号处理的知识：时域，频域，S域，Z域变换，FFT，滤波器等②研究：如何将理论上的数字信号处理技术应用于数字信号处理器中什么是数字信号？通常流过器件的电压、电流都是模拟信号。2023/12/15

一综述

模拟信号采样量化编码AD转换数字信号0000000011111111DSP就是对数字信号进行变换、滤波处理。2023/12/15

一综述2DSP与MCU、ARM、FPGA的区别MCU：微控制器（单片机），它是为中、低成本控制领域而设计和开发的。单片机价格低、使用方便，但与DSP相比，处理速度较慢。ARM：具有比较强的事务管理能力，适合跑界面、操作系统等，控制能力高。DSP相比具有强大的数据处理能力。PLC：控制电机。FPGA：一般用于数字电路，硬件的功能可以像软件一样通过编程修改，价格较贵。例如：手机。现在的手机都有单片机的核(ARM)和DSP的核。ARM主要用来控制键盘，DSP的核主要是做语音的压缩和解压，无线信道的调制和解调。2023/12/15

一综述2DSP选择以TI公司的DSP为例C2000系列处理器提供多种控制系统使用的外围设备，比较适合控制领域;C5000系列处理器具有处理速度快、功耗低、相对成本低等特点，比较适合便携设备及消费类电子设备使用;C6000系列处理器具有处理速度快、精度高等特点，更适合图像处理、通信设备等应用领域TI公司DSP型号的含义TMS320F2812PBKA2023/12/15

二硬件资源1片内资源

F2812采用改进的哈佛结构。内部有两条总线，即数据总线和程序总线。采用程序与数据空间分开结构，分别有各自的地址总线和数据总线，可以同时完成获取指令和读取数据操作。2023/12/15二硬件资源哈佛结构和冯.诺依曼结构的总线比较如下：同时可以取指令和取操作数，并行地进行指令和数据的处理2023/12/15二硬件资源2功能概述TMS320C2000系列DSP集微控制器和高性能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。高性能静态CMOS技术：150MHz，低功耗（内核电压1.8V，I/O口电压3.3V）。32位高性能处理器兼容性好：C28x系列向下兼容C24X系列DSP程序。片内集成大容量存储器：最多128K字的Flash存储器、1K字的OTP型ROM、18K字RAM。时钟和系统控制外设中断模块（PIE）可以支持45个外设中断2023/12/15二硬件资源两个事件管理器EVA、EVB。每个包含2个16位通用定时器、8个PWM（脉宽调制信号）输出通道、3个捕获单元、QEP（正交编码脉冲）接口电路。12位ADC：2x8路输入通道3个通用定时器TIMER0/1/28到16位可编程的SCI（SerialCommunicationInterface异步串口）16位SPI（SerialPeripheralInterface串行外设接口）多通道缓冲串行口（McBSP）增强型CAN控制器最多56个通用I/O(出入输出接口)2023/12/15二硬件资源3F2812外设介绍（1）事件管理器在2812上有两个事件管理器，EVA和EVB，是数字电机控制应用的使用到的非常重要的外设，能够实现机电设备控制的多种必要功能，每个事件管理器包括：定时器、比较器、捕捉单元、PWM逻辑电路、正交编码脉冲电路以及中断逻辑电路等。（2）模数转换模块2812上的ADC模块将外部的模拟信号转换成数字量，ADC模块可以将控制信号进行滤波或者实现运动控制系统的闭环控制，尤其在电机控制系统中，采用ADC模块采集电机的电流或者电压实现电流环、电压环的闭环控制。2023/12/15二硬件资源（3）SPI和SCI通信接口SPI是一个高速同步串行通信接口，能够实现DSP与外部设备或另一个DSP之间的串行通信。SCI属于异步通信接口，支持标准的UART异步通信模式，可以通过SCI串口与CPU或者其他的一般外设进行通信。（4）CAN总线通信模块F2812上的CAN总线是增强型的eCAN接口，支持完整的CAN2.0协议，有32个可以配置的收/发邮箱，支持消息定时功能，而且抗干扰性强，最高通信速率可达到1Mbps，通过该接口可以构建可靠地CAN总线控制或检测系统。2023/12/15二硬件资源（5）看门狗

当我们进行软件编程时经常会遇到看门狗复位。看门狗主要用来检测软件和硬件的运行状态，当内部计数器一处使将产生一个复位信号。为了比便不必要的复位，用户需定期的对看门狗定时器进行复位。如果不明原因使CPU得程序中断，看门狗将产生一个复位信号。最常见的就是系统软件进入了一个死循环或者CPU的程序运行到了不确定的的程序空间，从而使系统不能正常工作，这种情况先看门狗自动复位，能够有效的提高系统的可靠性（6）通用数字引脚I/O口F2812引脚中的一部分可以作为特殊功能引脚或普通的GPIO引脚，具体选择何种功能通过对相应控制寄存器的设置实现。2023/12/15二硬件资源（7）PLL时钟模块PLL（锁相环）主要用于控制DSP内核的工作频率，外部提供一个参考时钟输入，经过锁相环倍频或者分频后提供给DSP内核。（8）外部中断接口F2812数字信号处理器支持多种外设中断，外设中断扩展模块最多支持96个独立的中断。这些中断分成8组，每组12个中断源。根据中断向量表来确定产生的中断的类型。CPU将自动获取中断向量，在响应中断时，CPU需要在9个系统时钟地时间段内完成中断向量的取或运算和重要CPU寄存器的保护。当我们在时间敏感程序的设计时需要将由该中断响应延时所需要的9个系统时钟考虑进去。（9）存储器及其接口2812采用统一编址方式，芯片内部提供18KB的SARAM和128KB的Flash存储器。芯片同时提供外部存储器扩展接口，外部最高可达1MB的寻址空间。对于存储器的使用我们将在.CMD文件的编写是做详细的介绍。2023/12/15二硬件资源4引脚功能TMS320F2812所有引脚输入电平与TTL电平兼容，输出电平为3.3V的CMOS电平电平标准：TTL与CMOS电平的区别在于输入/输出电平（高电平或低电平）的标准上。对于F2812的引脚输入电平：电平低于0.8V，为低电平；电平高于2.0V，为高电平输出电平：Vcc=3.3VTTL电平高电平低电平输入>2.0V<0.8V输出>2.4V<0.4VCMOS电平高电平低电平输入>0.7Vcc<0.3Vcc输出>0.9Vcc<0.8V2023/12/15二硬件资源F2812电源信号：VDD：1.8V或者1.9V内核数字电源。VDDIO：3.3V的I/O口数字电源所以我们在设计2812电源部分的时候，需要将常用的5V电压转换成1.8V和3.3V的电压之后，才能供给2812。

DSPTMS320F2812外形2023/12/152023/12/155F2812的功能框图CPU外设存储器系统控制外部接口GPIO2023/12/15

F2812的存储空间6F2812的存储空间我们首先需要知道2812的存储器空间被分成了2块，一块是程序空间，一块是数据空间，而无论是那一块的内容，我们都需要借助于两种总线来进行传送相关的内容——地址总线和数据总线，用地址总线来传送存储单元的地址，而用数据总线来传送存储单元内的内容。2812的存储器接口具有3条地址总线和3条数据总线，片内集成了RAM、ROM和FLASH，具体的存储器资源如下表所示。存储器名称存储器容量存储器名称存储器容量FLASH

128K*16位M0(SRAM)1K*16位H0(SRAM)8K*16位M1(SRAM)1K*16位L0(SRAM)4K*16位BootROM4K*16位L1(SRAM)4K*16位OTP（一次性可编程程序空间）1K*16位2023/12/15F2812的存储空间存储器映像也就是存储器的地图，给存储器单元划分地址，我们可以根据这些地址找到相应的存储器，才可以将指令或数据放到相应的存储单元里面去。可以给每一个存储单元分配地址，相临的存储单元地址加1。F2812的存储器是统一编址的，使用连续的地址范围从0x000000~0x3fffff。把所有的存储器（包括外扩的片外存储器）都放到这个线性的地址空间里面，每一个存储单元的地址都是唯一的。F2812的存储器映射如图F2812的存储器映像2023/12/15

F2812的存储空间外设帧0、1、2这三个空间只能为数据空间，而且这三块用来存储2812所有的外设寄存器。外设帧1、2为protected类型。也就是说这些空间里面的外设寄存器不能随便进行配置。在改变这些寄存器的值时需要“EALLOW”和“EDIS”。地址0x002000~0x006000到的片内存储器被保留，用户不能使用，一部分的地址用来为外部扩展存储器第0区和第1区的地址范围。第0区大小为8K地址范围0x002000~0x004000，第1区大小也是8K，地址范围是0x004000~0x006000，而且第0区和第1区使用一个公用的片选信号XZCS0ANDCS1。第1区也是protected类型，受到EALLOW和EDIS保护。外部存储区的第2区和第6区最大都可外扩512K的空间。其中第2区的地址范围是0x080000~0x100000，第6区的地址范围是0x100000~0x180000。OTP也就是一次可编程空间，当数据写到其中之后，里面的内容无法再改变。地址范围是0x3D7800~0x3D7C00，其中的1K空间已经有TI公司留作系统测试所用，剩下的1K空间可供用户使用。一般不使用该区域，如果使用即可做程序存储区也可作为数据存储区，同时该模块中的内容也受到代码安全模块（CSM）的保护。大小为2K*16位空间。之后的区域为F2812的128KFLASH空间。FLASH空间的0x3FFF8~0x3F8000的部分一共为8x16K，共128位。这128位用作FLASH的密码取，用来保护FLASH中的内容。这128位密码还可以保护L0、L1区域，因为L0、L1也是SecurityBlock,受到密钥的保护。2023/12/15

F2812的存储空间接下来的8K×16位空间为H0空间，最后为BootRom和外扩第7区的空间。地址范围0x3FF000~0x3FFFC0同时对应这两个空间。由于每个地址只能对应一个唯一的存储空间，也就是这两个区域同时只能使用一个区域。这取决于MP/MC引脚的状态。如果引脚MP/MC接地，MP/MC的值时0的话，那么我们使用的是片内的BootRom空间，也就是说程序是从片内存储区启动的。如果说MP/MC这个引脚接的是3.3V的高电平，那么它的值是1，使用的是外接的第7区，程序是从外扩的第7区启动的。当MP/MC这个引脚接地时，CPU处在微计算机模式下；当MP/MC这个引脚接高电平时，CPU处在微处理器模式下。我们通常让CPU运行在微计算机模式下。BootRom区域也称为引导Rom,实现DSP的BootLeader功能，这一部分空间里主要安装TI产品的版本号、发布的数据、校验求和信息、复位矢量、CPU矢量以及一些数学表格。厂家在芯片出厂时已经在BootRom的0x3FFC00~0x3FFFBF这一段装有TI的引导装载程序。当DSP被设置为微计算机模式时，CPU在复位后就会执行这段程序，然后完成BootLeader功能。平时使用时，当CCS通过仿真器与DSP建立连接后会弹出一个代码段，其中的内容可以看到程序的指针指在了0x3FFC00地址上。2023/12/15

F2812的引脚功能介绍1.电源信号引脚名称引脚序列号I/O/Z2PU/PD3功能描述179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBK电源信号VDDH123201.8V内核电源VDDL13729VDDP55642VDDP97556VDDP12－63VDDK1210074VDDG1211282VDDC1412894VDDB10143102VDDC81541102023/12/15引脚名称引脚序列号I/O/Z2PU/PD3功能描述179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBK电源信号VSSG41917内核以及数字I/O地VSSK13226VSSL23830VSSP45239VSSK658－VSSP87053VSSM107859VSSL118662VSSK139973VSSJ14105－VSSG13113－VSSE1412088VSSB1412995VSSD10142－VSSC10－103VSSB81531092023/12/15引脚名称引脚序列号I/O/Z2PU/PD3功能描述179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBK电源信号VDDIO31I/O口数字电源（3.3V）VDDIO64VDDIO81VDDIO－VDDIO114VDDIO145VDD3VL69Flash内核电源，应为3.3V

1.电源信号2023/12/15

2.JTAG接口及其他信号引脚

X1/XCLKIN——晶体振荡器输入。X2——晶体振荡器输出。X1/XCLKIN引脚也可以用来提供外部时钟。28x可以使用外部时钟源，该时钟源通过X1/XCLKIN引脚提供适当等级的电压。注：引脚上的电压是1.8V(或1.9V)的内核数字信号电压，而不是3.3V的I/O端口电压。可以使用钳位二极管来保证时钟信号在逻辑高时不超过1.8V(或1.9V)，或直接使用1.8V的振荡器。2023/12/15XCLKOUT——源于SYSCLKOUT的时钟输出，用于产生外部等待状态及通用时钟源。XCLKOUT的频率和SYSCLKOUT的频率相等或者是它的1/2，或是1/4。复位时XCLKOUT＝SYSCLKOUT/4设置XINTCNF2寄存器的第3位（CLKOFF）为1可以关闭XCLKOUT信号。与其他通用用途引脚不同，XCLKOUT引脚在复位期间不会置于高阻态。2023/12/15—芯片复位（输入）和程序监视器复位（输出）。器件复位时，使器件终止运行。PC指向地址0x3FFFC0；当变为高时，程序从PC所指向的地址开始执行。当程序监视器复位时，DSP将该引脚拉为低电平，持续时间为512个XCLKIN周期。该引脚的输出缓冲器是一个带内部上拉(典型值为100uA)的漏极开路缓冲器。推荐该引脚应该由一个漏极开路设备驱动。(ExternalReset)2023/12/15GPIO外设模块信号引脚序号I/O/ZPU/PD引脚说明179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBKGPIO/外设模块信号GPIOA/EVA信号GPIOA0PWM1(O)M129268I/O/ZPUGPIO/PWM1输出GPIOA1PWM2(O)M149369I/O/ZPUGPIO/PWM2输出GPIOA2PWM3(O)L129470I/O/ZPUGPIO/PWM3输出GPIOA3PWM4(O)L139571I/O/ZPUGPIO/PWM4输出GPIOA4PWM5(O)K119872I/O/ZPUGPIO/PWM5输出GPIOA5PWM6(O)K1410175I/O/ZPUGPIO/PWM6输出GPIOA6TIPWM_T1CMP(I)J1110276I/O/ZPUGPIO/定时器1输出GPIOA7T2PWM_T2CMP(I)J1310477I/O/ZPUGPIO/定时器2输出3.GPIO信号2023/12/15GPIO外设模块信号引脚序号I/O/ZPU/PD引脚说明179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBKGPIO/外设模块信号GPIOA/EVA信号GPIOA8CAP1_QEP1(I)H1010678I/O/ZPUGPIO/捕获1输入GPIOA9CAP2_QEP2(I)H1110779I/O/ZPUGPIO/捕获2输入GPIOA10CAP3_QEPI1(I)H1210980I/O/ZPUGPIO/捕获3输入GPIOA11TDRA(I)F1411685I/O/ZPUGPIO/定时器方向GPIOA12TCLKINA(I)F1311786I/O/ZPUGPIO/定时器时钟输入GPIOA13

(I)E1312289I/O/ZPUGPIO/比较器1输出GPIOA14

(I)E1112390I/O/ZPUGPIO/比较器2输出GPIOA15

(I)F1012491I/O/ZPUGPIO/比较器3输出2023/12/15GPIO外设模块信号引脚序号I/O/ZPU/PD引脚说明179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBKGPIO/外设模块信号GPPIOB/EVB信号GPIOB0PWM7(O)N24533I/O/ZPUGPIO/PWM7输出GPIOB1PWM8(O)P24634I/O/ZPUGPIO/PWM8输出GPIOB2PWM9(O)N34735I/O/ZPUGPIO/PWM9输出GPIOB3PWM10(O)P34836I/O/ZPUGPIO/PWM10输出GPIOB4PWM11(O)L44937I/O/ZPUGPIO/PWM11输出GPIOB5PWM12(O)M45038I/O/ZPUGPIO/PWM12输出2023/12/15GPIO外设模块信号引脚序号I/O/ZPU/PD引脚说明179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBKGPIO/外设模块信号GPPIOB/EVB信号GPIOB8CAP4_QEP3(I)M55743I/O/ZPUGPIO/捕获4输入GPIOB9CAP5_QEP4(I)M65944I/O/ZPUGPIO/捕获5输入GPIOB10CAP6_QEPI2(I)P66045I/O/ZPUGPIO/捕获6输入GPIOB11TDIRB(I)L87154I/O/ZPUGPIO/定时器方向GPIOB12TCLKINB(I)K87255I/O/ZPUGPIO/定时器时钟输入GPIOB13

(I)N66146I/O/ZPUGPIO/比较器4输出GPIOB14

(I)L66247I/O/ZPUGPIO/比较器5输出GPIOB15

(I)K76348I/O/ZPUGPIO/比较器6输出2023/12/15GPIO外设模块信号引脚序号I/O/ZPU/PD引脚说明179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBKGPIO/外设模块信号GPIOD/EVA信号GPIOD0

(I)

H1411081I/O/ZPU定时器1比较输出GPIOD1

(I)

G1011584I/O/ZPU定时器2比较输出/EVA启动外部模数转换GPIOD/EVB信号GPIOD3

(I)P107960I/O/ZPU定时器3比较输出GPIOD4

(I)P118361I/O/ZPU定时器4比较输出/EVB启动外部模数转换2023/12/15GPIO外设模块信号引脚序号I/O/ZPU/PD引脚说明179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBKGPIO/外设模块信号GPIOE/中断信号GPIOE0

(I)

D9149106I/O/Z－GPIO/XINT1/内核输入GPIOE1XINT2_ADCSOC(I)D8151108I/O/Z－GPIO/XINT2/模数转换启动GPIOE2XNMI_XINT13(I)E8150107I/O/ZPUGPIO/XNMI/XINT132023/12/15GPIO外设模块信号引脚序号I/O/ZPU/PD引脚说明179引脚GHH176引脚PGF128引脚PBKGPIO/外设模块信号GPIOF/SPI信号GPIOF0SPISIMOA(O)M14031I/O/Z－GPIO/SPI从动输入、主动输出GPIOF1SPISOMIA(I)N14132I/O/Z－GPIO/SPI从动输出、主动输入GPIOF2SPICLKA(I/O)K23427I/O/Z－GPIO/SPI时钟GPIOF3SPISTEA(I/O)K43528I/O/Z－GPIO/SPI