TMS320F2812芯片介紹

1、tms320f2812芯片介紹1 tms320f2812芯片的特點(diǎn)12 f2812內(nèi)核組成43 f2812外設(shè)介紹5 事件管理器6 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6 spi和sci通信接口6 can總線通信模塊7 看門狗7 通用目的數(shù)字量i/o7 pll時(shí)鐘模塊7 多通道緩沖串口7 外部中斷接口8 jtag8 1 tms320f2812芯片的特點(diǎn)tms320f2812是ti公司推出的低價(jià)格、高性能的32位定點(diǎn)dsp數(shù)字信號處理器，是到目前為止用于數(shù)字控制領(lǐng)域性能最好的dsp芯片。它是在tms320c28x為內(nèi)核的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了相應(yīng)的存儲器并集成了大量的片內(nèi)外設(shè)而成的新一代適用于工業(yè)控制的dsp芯片。圖9為f281

2、2控制器方框圖。圖9 f2812控制器方框圖tms320f2812 系統(tǒng)組成包括:150mhz、150mips的低電壓3.3vcpu、片內(nèi)存儲器、中斷管理模塊、事件管理器模塊、片內(nèi)集成外圍設(shè)備。tms320f2812的體系結(jié)構(gòu)采用4級流水線技術(shù),加快程序的執(zhí)行。32位的cpu 內(nèi)核提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力, 最高速度可達(dá)150mips，可以在單個(gè)指令周期內(nèi)完成32*32位的乘累加運(yùn)算。tms320f2812采用增強(qiáng)的哈佛結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)部具有6 條32位總線, 程序存儲器總線和數(shù)據(jù)存儲器總線相互獨(dú)立, 支持并行的程序和操作數(shù)尋址, 因此cpu的讀/寫可在同一周期內(nèi)進(jìn)行。這種高速運(yùn)算能力使各種復(fù)雜控

3、制算法得以實(shí)現(xiàn)。芯片本身具有128kb的flash，外部ram可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充。此外，它還具有高性能的12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換能力，改進(jìn)的通信接口和1mb的線性地址空間。外設(shè)模塊豐富且功能強(qiáng)大，其中包括：事件管理器eva和evb，包括16個(gè)pwm輸出，10個(gè)16位比較器和4個(gè)通用定時(shí)器；快速靈活的12位，16通道adc，12.5mps數(shù)據(jù)吞吐率；及其它豐富的片內(nèi)集成外設(shè)：2通道的sci模塊、spi模塊、ecan2.0b模塊、mcbsp模塊等。軟件方面，f2812開發(fā)既可使用c28x匯編也可使用ansi c/c+語言，ti公司提供的集成開發(fā)環(huán)境code composer studio3.3為用戶提供

4、了c/c+編譯程序、匯編程序、連接程序等混合編程以及基于windows的調(diào)試程序。ccs通過主機(jī)和實(shí)時(shí)分析工具使用戶更加方便的對dsp目標(biāo)進(jìn)行完整的分析，可加速系統(tǒng)的開發(fā)和測試。f2812功能框圖如圖10所示,圖11給出了f2812的實(shí)物圖。圖10 evm2812功能組成框圖圖11 evm2812實(shí)物圖2 f2812內(nèi)核組成f2812內(nèi)核主要包括中央處理單元(cpu)、測試單元和存儲器及外設(shè)的接口單元三個(gè)部分，如圖12所示。cpu單元完成數(shù)據(jù)/程序存儲器的訪問地址的產(chǎn)生、譯碼和執(zhí)行指令、算術(shù)、邏輯和移位操作、控制cpu寄存器以及數(shù)據(jù)/程序存儲器之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮?。測試邏輯單元主要用來監(jiān)測、控

5、制dsp的各個(gè)部分及其運(yùn)行狀態(tài)，以方便調(diào)試。而接口信號單元完全是存儲器、外設(shè)、時(shí)鐘、cpu以及調(diào)試單元之間的信號傳輸通道。 算術(shù)邏輯單元(alu)：32位alu能夠執(zhí)行二進(jìn)制補(bǔ)碼運(yùn)算和布爾邏輯運(yùn)算。在做運(yùn)算之前，alu從寄存器、數(shù)據(jù)存儲器或者程序邏輯單元中接收數(shù)據(jù)；運(yùn)算結(jié)束后，alu將結(jié)果存入寄存器或者數(shù)據(jù)存儲器。通常情況下，中央處理單元對于用戶是透明的。例如，完成一個(gè)算術(shù)運(yùn)算，用戶只需要寫一個(gè)命令和相應(yīng)的操作數(shù)據(jù)，讀耿相應(yīng)的結(jié)果寄存器的數(shù)據(jù)就可以了。 乘法器：乘法器完成32x32位的2的補(bǔ)碼的乘法運(yùn)算，產(chǎn)生64位的乘法結(jié)果。乘法器能夠完成兩個(gè)符號數(shù)、兩個(gè)無符號數(shù)或一個(gè)符號數(shù)和一個(gè)無符號數(shù)的乘

6、法運(yùn)算。 移位器：完成數(shù)據(jù)的左移或右移操作，最大可以移16位。在c281x的內(nèi)核中，總計(jì)有3個(gè)移位寄存器：輸入數(shù)據(jù)定標(biāo)移位寄存器、輸出數(shù)據(jù)定標(biāo)移位寄存器和乘積定標(biāo)移位寄存器。 尋址運(yùn)算單元(arau)：arau為從數(shù)據(jù)存儲器中取出的值分配地址。對于數(shù)據(jù)讀操作，它把地址放在數(shù)據(jù)讀地址總線(drab)上；對于數(shù)據(jù)寫操作，它把地址裝入數(shù)據(jù)寫地址總線(dwab)。 獨(dú)立的寄存器空間：cpu內(nèi)的寄存器包含獨(dú)立的寄存器，并不映射到數(shù)據(jù)存儲空間。寄存器主要包括系統(tǒng)控制寄存器、算術(shù)寄存器和數(shù)據(jù)指針。系統(tǒng)控制寄存器可以通過專用的指令訪問，其他的寄存器可以采用專用的指令或特定的尋址模式(寄存器尋址模式)來訪問。

7、帶保護(hù)流水線：帶保護(hù)的流水線能夠防止同時(shí)對一個(gè)地址空間的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀/寫。圖12 cpu內(nèi)核功能框圖3 f2812外設(shè)介紹由于f2812數(shù)字信號處理器集成了很多內(nèi)核可以訪問和控制的外部設(shè)備，dsp內(nèi)核需要通過某種方式來讀/寫外設(shè)。為此，處理器將所有的外設(shè)都映射到了數(shù)據(jù)存儲器空間。每個(gè)外設(shè)被分配一段相應(yīng)的地址空間，主要包括配置寄存器、輸入寄存器、輸出寄存器和狀態(tài)寄存器。每個(gè)外設(shè)只要通過簡單的訪問存儲器中的寄存器就可以使用該設(shè)備。外設(shè)通過總線（pbus）連接到cpu的內(nèi)部寄存器接口上，如圖13所示。所有的外設(shè)包括看門狗和cpu時(shí)鐘在內(nèi)，在使用之前必須配置相應(yīng)的控制寄存器。圖13 tms320f281

8、2模塊圖 事件管理器在f2812數(shù)字信號處理器上有兩個(gè)事件管理器，eva和evb，是數(shù)字電機(jī)控制應(yīng)用使用的非常重要的外設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電設(shè)備控制的多種必要的功能。每個(gè)事件管理器模塊包括：定時(shí)器、比較器、捕捉單元、pwm邏輯電路、正交編碼脈沖電路以及中斷邏輯電路等。各有兩個(gè)通用16位定時(shí)器，可以直接產(chǎn)生6路pwm信號，控制三相全橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。可直接連接編碼器的反饋信號，有功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷功能。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊f2812數(shù)字信號處理器上的adc模塊將外部的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，adc模塊可以將一個(gè)控制信號進(jìn)行濾波或者實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。尤其是在電機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中，采用adc模塊采集電機(jī)的電流或電壓

9、實(shí)現(xiàn)電流環(huán)的閉環(huán)控制。 spi和sci通信接口spi是一個(gè)高速同步串行通信接口，能夠?qū)崿F(xiàn)dsp與外部設(shè)備或另一個(gè)dsp之間的高速串行通信。應(yīng)用中經(jīng)常使用spi接口和擴(kuò)展外設(shè)的一位寄存器、lcd顯示以及adc等外設(shè)通信。spi總線系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，僅需要4條線。spisomi：spi從模式輸出/主模式輸入引腳；spisimo: spi從模式輸入/主模式輸出引腳；spiste：spi從模式發(fā)送使能引腳；spiclk：spi 串行時(shí)鐘引腳。sci屬于異步串行接口，支持標(biāo)準(zhǔn)的uart異步通信模式，并采用nrz（no-return-zero）數(shù)據(jù)格式，可以通過sci串行

10、接口與cpu或其他的異步外設(shè)進(jìn)行通信。每個(gè)sci模塊具有兩個(gè)外部引腳，scitxdsci發(fā)送輸出引腳；scirxdsci接收輸入引腳。 can總線通信模塊tms320f2812數(shù)字信號處理器上的can總線接口模塊是增強(qiáng)型的can接口，完全支持can2.0b總線規(guī)范。它有32個(gè)可配置的接收/發(fā)送郵箱，支持消息的定時(shí)郵遞功能。最高通信速率可以達(dá)到1mbps?？梢允褂迷摻涌跇?gòu)建高可靠的can總線控制或檢測網(wǎng)絡(luò)。 看門狗看門狗主要用來檢測軟件和硬件的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)部計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號。為了避免產(chǎn)生不必要的復(fù)位，要求用戶定期對看門狗定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位。如果不明的原因使cpu中斷程序，看門狗將產(chǎn)

11、生一個(gè)復(fù)位信號，比如系統(tǒng)軟件進(jìn)入了一個(gè)死循環(huán)或者cpu的程序運(yùn)行到了不確定的程序空間，從而使系統(tǒng)不能正常工作。在這種情下，看門狗電路將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號，使cpu復(fù)位，程序從系統(tǒng)軟件的開始執(zhí)行。通過這種方式，看門狗有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。 通用目的數(shù)字量i/o在f2812處理器有限的引腳當(dāng)中，相當(dāng)一部分是特殊功能引腳和gpio引腳公用的。實(shí)際上gpio作為與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，也是非常有用的。gpio mux寄存器選擇這些引腳的功能（特殊功能引腳或數(shù)字量i/o），如果配置成通用的數(shù)字i/o引腳，則還需要通過pxdatdir數(shù)據(jù)和方向控制寄存器來控制。 pll時(shí)鐘模塊鎖相環(huán)（pll）模塊

12、主要用來控制dsp內(nèi)核的工作頻率，外部提供一個(gè)參考時(shí)鐘輸入，經(jīng)過鎖相環(huán)倍頻或分頻后提供給dsp內(nèi)核。f2812數(shù)字信號處理器能夠?qū)崿F(xiàn)0.5-10倍的倍頻。 多通道緩沖串口多通道緩沖串口主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：除dma外，與tms320c54x/tms320c55x數(shù)字信號處理器的mcbsp兼容；全雙工通信模式；雙緩沖數(shù)據(jù)寄存器，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的通信數(shù)據(jù)流；收發(fā)的幀和時(shí)鐘相互獨(dú)立；可以采用外部移位時(shí)鐘或內(nèi)部的時(shí)鐘；支持8、12、16、20或32位的數(shù)據(jù)格式；幀同步和數(shù)據(jù)時(shí)鐘的極性都是可編程的；可編程的內(nèi)部時(shí)鐘和同步幀；支持a-bis模式；能同codec、aic等標(biāo)準(zhǔn)串行a/d和d/a器件接口；同spi

13、接口兼容，當(dāng)系統(tǒng)頻率為150mhz時(shí)，spi接口模式可以總做在75mbps；兩個(gè)16x16深度的發(fā)送通道fifo；兩個(gè)16x16深度的接收通道fifo； 外部中斷接口tms320f2812數(shù)字信號處理器支持多種外設(shè)中斷，外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊最多支持96個(gè)獨(dú)立的中斷。并將這些中斷分成8組，每一組有12個(gè)中斷源，根據(jù)中斷向量表來確定產(chǎn)生的中斷類型。cpu將自動(dòng)獲取中斷向量，在相應(yīng)中斷時(shí)，cpu需要9個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘完成中斷向量的獲取和重要cpu寄存器的保護(hù)。因此，cpu能夠相當(dāng)快的相應(yīng)外設(shè)產(chǎn)生的中斷。 jtagjtag(joint test action group)，聯(lián)合測試行動(dòng)小組，是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議,主要用于芯片內(nèi)部測試?，F(xiàn)在多數(shù)的高級器件都支持jtag協(xié)議，如dsp、fpga（現(xiàn)場可編程門陣列）器件等。標(biāo)準(zhǔn)的jta