DSP相關(guān)知識及TMS320F2812性能介紹

1、第一章 DSP 相關(guān)知識及TMS320F2812性能介紹數(shù)字信號處理（DSP）是一門涉及許多學科而又廣泛應用于許多領域的新興學科。在通常的實時信號處理中，它具有可程控、可預見性、精度高、穩(wěn)定性好、可靠性和可重復性好、易于實現(xiàn)自適應算法、大規(guī)模集成等優(yōu)點，這都是模擬系統(tǒng)所不及的。1.1 DSP系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字信號處理器是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O備，在模擬信號變換成數(shù)字信號以后，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等高速實時處理的專用處理器，其處理速度比最快的CPU還快1050倍。一個典型的DSP系統(tǒng)，輸入信號首先進行帶限濾波和抽樣，然后進行A/D變換將信號變換成數(shù)字比特流。DS

2、P芯片的輸入是A/D變換后得到的以抽樣形式表示的數(shù)字信號，DSP芯片對輸入的數(shù)字信號進行某種形式的處理，如進行一系列的乘累加操作（MAC）。最后，經(jīng)過處理后的數(shù)字樣值再經(jīng)D/A變換轉(zhuǎn)換為模擬樣值，之后再進行內(nèi)插和平滑濾波就可得到連續(xù)的模擬波形。必須指出的是，上面給出的DSP系統(tǒng)模型是一個典型模型，但并不是所有的DSP系統(tǒng)都必須具有模型中的所有部件。1.2 DSP系統(tǒng)的特點數(shù)字信號處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號處理為基礎，因此具有數(shù)字處理的全部優(yōu)點：（1）接口和編程方便。DSP系統(tǒng)與其他以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎的系統(tǒng)或設備都是相互兼容的，與這樣的系統(tǒng)接口以實現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口容易得多；另外，

3、DSP系統(tǒng)中的可編程DSP芯片可使設計人員在開發(fā)過程中靈活方便地對軟件進行修改和升級。（2）穩(wěn)定性和可重復性好。DSP系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎，受環(huán)境溫度、濕度、噪聲、電磁場的干擾和影響較小，可靠性高；數(shù)字系統(tǒng)的性能基本不受元器件參數(shù)性能變化的影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。（3）精度高。16位數(shù)字系統(tǒng)可以達到10-5的精度。（4）特殊應用。有些應用只有數(shù)字系統(tǒng)才能實現(xiàn)，例如信息無失真壓縮、V型濾波器、線性相位濾波器等等。（5）集成方便。DSP系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。當然，數(shù)字信號處理在高頻信號處理上也存在一定的缺點。DSP系統(tǒng)中的高速時鐘可能帶來高頻干擾和電

4、磁泄漏等問題，而且DSP系統(tǒng)消耗的功率也較大。此外，DSP技術(shù)更新的速度快，數(shù)學知識要求多，開發(fā)和調(diào)試工具還不盡完善。1.3 DSP芯片的應用DSP應用廣泛，其主要應用市場為3C領域，合占整個市場需求的90%o DSP是目前電子工業(yè)領域增長最迅速的產(chǎn)品之一，據(jù)世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織發(fā)布的統(tǒng)計和預測報告顯示，19962008年，全球DSP市場將一直保持穩(wěn)步增長，其中，2000年的增長率為37%，2001年為8%，并且從2001年到2008年，增長率將逐年遞增，2008年的增長率將達54%。因此，全球DSP市場的前景非常廣闊，DSP產(chǎn)業(yè)將成為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ某柈a(chǎn)業(yè)。很顯然，目前隨著我國3G

5、的商用部署大規(guī)模展開和移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，在可預見的一段時間內(nèi)，無線應用仍將是可編程DSP市場的驅(qū)動引擎。不過，嵌入式DSP市場是一個更大的市場。隨著有線市場走向復蘇，VoIP電話變得更加重要。因此，DSP市場將在2009年及以后的時間里穩(wěn)健地好轉(zhuǎn)。因為無論何種形式的DSP技術(shù)都是我們能夠訪問窄帶、寬帶或是無線互聯(lián)網(wǎng)的唯一手段，它還是新興的分組電話市場的關(guān)鍵。沒有DSP就沒有對互聯(lián)網(wǎng)的訪問，沒有多媒體，也沒有無線通信。例如，廠商們新推出多種款式可選擇的獨立器件、DSP與MPU相結(jié)合的器件、為執(zhí)行DSP功能量身定做的MPU器件、以及許多公司為ASIC或SoC解決方案所提供的軟硬DSP內(nèi)核。在近

6、20多年時間里，主要應用有：信號處理、通信、語音、圖形/圖像、軍事、儀器儀表、自動控制、醫(yī)療、家用電器等。目前的硬盤空間相當大，這主要得益于CDSP（可定制DSP）的巨大作用。預計在今后的PC機中，一個DSP即可完成全部所需的多媒體處理功能。DSP也是消費類電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵器件。由于DSP的廣泛應用，數(shù)字音響設備的更新?lián)Q代周期變得非常短暫。用于圖像處理的DSP，一種用于JPEG標準的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理；另一種用于動態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理。1.4 TMS320F2812芯片的主要特性TMS320F2812系列DSP（數(shù)字信號處理器）是TI公司最新推出的數(shù)字信號處理器，該系列處理器是基于TMS320C2xx

7、內(nèi)核的定點數(shù)字信號處理器。器件上集成了多種先進的外設，為電機及其他運動控制領域應用的實現(xiàn)提供了良好的平臺。同時代碼和指令與F24x系列數(shù)字信號處理器完全兼容，從而保證了項目或產(chǎn)品設計的可延續(xù)性。與F24x系列數(shù)字信號處理器相比，F(xiàn)2812系列數(shù)字信號處理器提高了運算的精度（32位）和系統(tǒng)的處理能力（達到150MIPS）。該系列數(shù)字信號處理器還集成了128KB的Flash存儲器，4KB的引導ROM，數(shù)字運算表以及2KB的OTP ROM，從而大大改善了應用的靈活性。128位的密碼保護機制有效地保護了產(chǎn)品的知識產(chǎn)權(quán)。兩個事件管理器模塊為電機及功率變換控制提供了良好的控制功能。16通道高性能12位AD

8、C單元提供了兩個采樣保持電路，可以實現(xiàn)雙通道信號同步采樣。歸納起來，TMS320F2812系列DSP有以下特點。TMS320F2812有3個獨立的片選信號，并且讀/寫時序可編程，兼容不同速率的外設擴展;通過配置外部接口寄存器，TMS320F28 i 2在訪問外部設備時不必額外增加延時等待，既提高了程序的實時性又減少了代碼量。TMS320F28 I 2是TI2000系列中功能最為強大的DSP芯片。它是一種32位DSP，片內(nèi)有128KFLASH,18KSRAM, DART. 56 I/0,12MAD+l6路輸入、指令處理速度高達150MPIS. TMS320F2812樣片于2003年推出，經(jīng)過了試

9、用期，現(xiàn)在己經(jīng)非常成熟。國內(nèi)公司己經(jīng)開始陸續(xù)使用，其開發(fā)工具完備，購買渠道暢通，價格低廉，是一款非常適合本課題需要的控制芯片。TMS320F 2812的時鐘頻率是150MHz，即時鐘周期是6.67ns。有眾多的外設接口，GPIO, SPI, SCIA, SCIB, McBSP, eCAN, SRAM. FLASH, EVA,EVB, ADC。這些外設模塊使TMS320F2812很適用于控制領域。（1）TMS320F2812系列DSP采用高性能的靜態(tài)COMS技術(shù)主頻達150MHz（時鐘周期6.67ns）；采用低電壓供電，當主頻為135MHz時內(nèi)核電壓為1.8V，當主頻為150MHz時內(nèi)核電壓為1

10、.9V，I/O引腳電壓為3.3V。（2）支持JTAG邊界掃描接口（3）高性能32位CPU 支持16×16位和32×32位的乘法加法運算； 支持16×16位的雙乘法運算； 采用哈佛總線結(jié)構(gòu)模式； 快速中斷響應和中斷處理能力； 統(tǒng)一的存儲設計模式； 4MB的程序/數(shù)據(jù)尋址空間； 高效的代碼轉(zhuǎn)換功能（支持C/C+和匯編）； 與TMS320F24x/F240x系列數(shù)字信號處理器代碼兼容。（4）片內(nèi)存儲空間 片內(nèi)Flash空間大小為128K×16b，分為4個8K×16b和6個16K×16b存儲段； ROM空間：片內(nèi)含128K×16位大

11、小的ROM； OTP ROM空間大?。?K×16b； L0和L1：兩塊4K×16位的單周期訪問RAM（SARAM）； H0：一塊8K×16位的單周期訪問RAM（SARAM）； M0和M1：兩塊1×16位的單周期訪問RAM（SARAM）。（5）根只讀存儲器（Boot ROM）4K×16位 帶有軟件啟動的Boot模式； 標準數(shù)學函數(shù)庫。（6）外部存儲器接口 有高達1M×16b的總存儲空間； 可編程的等待時間； 可編程讀寫選通計數(shù)器（Strobe Timing）； 三個獨立的片選信號。（7）時鐘與系統(tǒng)控制 支持動態(tài)鎖相環(huán)倍頻； 片內(nèi)振蕩器；

12、 看門狗定時器模塊。（8）三個外部中斷。（9）外部中斷擴展（PE）模塊 可支持96個外部中斷，當前僅使用了45個外部中斷。（10）128位的密鑰（Security Key/Lock）保護Flash/OTP和L0/L1 SARAM； 防止ROM中的程序被盜。（11）3個32位的CPU定時器。（12）用于控制電機的外圍設備 兩個事件管理器（EVA、EVB）； 與C240兼容的器件。（13）串口外圍設備 串行外圍接口（SPI）； 兩路串行通信接口（SCI），標準的SCI口； 增強型CAN模塊（eCAN）； 多通道緩沖串行接口（McBSP）和串行外圍接口模式。（14）12位的ADC轉(zhuǎn)換模塊 2×8通道的輸入通道；單一或級聯(lián)轉(zhuǎn)換模式；最高轉(zhuǎn)換速率為80ns/12.5Msps。（15）最多有56個獨立的可編程、多用途通用輸入/輸出（GPIO）引腳。（16）先進的仿真模式 具有實時分析以及設置斷點的功能； 支持硬件仿真。（17）開發(fā)工具 DSP集成系統(tǒng)（Code Composer Studio，CCS）； JTAG仿真器。（18）低功耗模式和節(jié)能模式 支持空閑模式（IDLE）、等待模式（STANDBY）、掛起模式（HALT）； 靜止/使能獨立外設時鐘。