DSP相關(guān)知識(shí)TMS320F2812性能

1、第一章DSP相關(guān)知識(shí)及TMS320F281性能介紹數(shù)字信號(hào)處理<DSP是一門(mén)涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興 學(xué)科。在通常的實(shí)時(shí)信號(hào)處理中，它具有可程控、可預(yù)見(jiàn)性、精度高、穩(wěn)定性 好、可靠性和可重復(fù)性好、易于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)算法、大規(guī)模集成等優(yōu)點(diǎn)，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(hào)處理器是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，在模擬信號(hào)變換成數(shù)字信 號(hào)以后，以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別 等高速實(shí)時(shí)處理的專(zhuān)用處理器，其處理速度比最快的CPU還快1050倍。一個(gè)典型的DSP系統(tǒng)，輸入信號(hào)首先進(jìn)行帶限濾波和抽樣，然后進(jìn)行A/D變換將信號(hào)變換成數(shù)字比

2、特流。DSP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(hào)，DSP芯片對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行某種形式的處理，如進(jìn)行一系列的 乘累加操作<MAC。最后，經(jīng)過(guò)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(jìn)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(gè)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(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)，因此具有數(shù)字處理的全部?jī)?yōu) 點(diǎn)：八、<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(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè) 備都是相互兼容的，與這樣的系統(tǒng)接口以實(shí)現(xiàn)某種功

3、能要比模擬系統(tǒng)與這些系 統(tǒng)接口容易得多；另外，DSP系統(tǒng)中的可編程DSP芯片可使設(shè)計(jì)人員在開(kāi)發(fā)過(guò) 程中靈活方便地對(duì)軟件進(jìn)行修改和升級(jí)。<2）穩(wěn)定性和可重復(fù)性好。DSP系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度、濕 度、噪聲、電磁場(chǎng)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(cè)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(dá)到 10-5的精度。<4）特殊應(yīng)用。有些應(yīng)用只有數(shù)字系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)，例如信息無(wú)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(dāng)然，數(shù)字信

4、號(hào)處理在高頻信號(hào)處理上也存在一定的缺點(diǎn)。DSP系統(tǒng)中的高速時(shí)鐘可能帶來(lái)高頻干擾和電磁泄漏等問(wèn)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(xué)知識(shí)要求多，開(kāi)發(fā)和調(diào)試工具還不盡完善。1.3 DSP 芯片的應(yīng)用DSP 應(yīng)用廣泛，其主要應(yīng)用市場(chǎng)為 3C 領(lǐng)域，合占整個(gè)市場(chǎng)需求的 90%o DSP 是目前電子工業(yè)領(lǐng)域增長(zhǎng)最迅速的產(chǎn)品之一，據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織 發(fā)布的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)報(bào)告顯示， 19962008年，全球 DSP 市場(chǎng)將一直保持穩(wěn)步增 長(zhǎng)，其中， 2000 年的增長(zhǎng)率為 37%，2001 年為 8%，并且從 2001 年到 2008 年，增長(zhǎng)率將逐年遞增， 2008 年的

5、增長(zhǎng)率將達(dá) 54%。因此，全球 DSP 市場(chǎng)的前 景非常廣闊，DSP產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ某?yáng)產(chǎn)業(yè)。很顯然，目前隨著我國(guó) 3G 的商用部署大規(guī)模展開(kāi)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā) 展，在可預(yù)見(jiàn)的一段時(shí)間內(nèi)，無(wú)線應(yīng)用仍將是可編程 DSP 市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)引擎。不 過(guò)，嵌入式DSP市場(chǎng)是一個(gè)更大的市場(chǎng)。隨著有線市場(chǎng)走向復(fù)蘇，VoIP電話變得更加重要。因此，DSP市場(chǎng)將在2009年及以后的時(shí)間里穩(wěn)健地好轉(zhuǎn)。因?yàn)闊o(wú) 論何種形式的 DSP 技術(shù)都是我們能夠訪問(wèn)窄帶、寬帶或是無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)的唯一手 段，它還是新興的分組電話市場(chǎng)的關(guān)鍵。沒(méi)有 DSP就沒(méi)有對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的訪問(wèn)，沒(méi) 有多媒體，也沒(méi)有無(wú)線通信。例如，廠商們新推出

6、多種款式可選擇的獨(dú)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 20 多年時(shí)間里，主要應(yīng)用有：信號(hào)處理、通信、語(yǔ)音、圖形 / 圖像、 軍事、儀器儀表、自動(dòng)控制、醫(yī)療、家用電器等。目前的硬盤(pán)空間相當(dāng)大，這 主要得益于CDSP可定制DSP的巨大作用。預(yù)計(jì)在今后的 PC機(jī)中，一個(gè)DSP 即可完成全部所需的多媒體處理功能。DSP也是消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵器件。因?yàn)镈SP的廣泛應(yīng)用，數(shù)字音響設(shè)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(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理

7、；另一種用于動(dòng)態(tài)圖 像數(shù)據(jù)處理。1.4 TMS320F2812芯片的主要特性TMS320F281系列DSP數(shù)字信號(hào)處理器）是TI公司最新推出的數(shù)字信號(hào)處 理器，該系列處理器是基于 TMS320C2X）內(nèi)核的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器。器件上集 成了多種先進(jìn)的外設(shè)，為電機(jī)及其他運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)提供了良好的平 臺(tái)。同時(shí)代碼和指令與F24x系列數(shù)字信號(hào)處理器完全兼容，從而保證了項(xiàng)目或 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可延續(xù)性。與 F24x系列數(shù)字信號(hào)處理器相比，F(xiàn)2812系列數(shù)字信號(hào) 處理器提高了運(yùn)算的精度32位）和系統(tǒng)的處理能力 達(dá)到150MIPS。該系列數(shù)字信號(hào)處理器還集成了 128KB的Flash存儲(chǔ)器，4KB的引導(dǎo)

8、ROM數(shù)字運(yùn)算表 以及2KB的OTP ROM從而大大改善了應(yīng)用的靈活性。128位的密碼保護(hù)機(jī)制有 效地保護(hù)了產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。兩個(gè)事件管理器模塊為電機(jī)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ADC單元提供了兩個(gè)采樣保持電路， 可以實(shí)現(xiàn)雙通道信號(hào)同步采樣。歸納起來(lái)，TMS320F2812系列DSP有以下特點(diǎn)。TMS320F2812有3個(gè)獨(dú)立的片選信號(hào)，并且讀/寫(xiě)時(shí)序可編程，兼容不同速 率的外設(shè)擴(kuò)展。通過(guò)配置外部接口寄存器， TMS320F28 i 2在訪問(wèn)外部設(shè)備時(shí)不 必額外增加延時(shí)等待，既提高了程序的實(shí)時(shí)性又減少了代碼量。TMS320F28 I 2是TI2000系列中功能最為強(qiáng)

9、大的 DSP芯片。它是一種 32 位 DSP 片內(nèi)有 128KFLASH,18KSRAM, DART. 56 I/0,12MAD+I6路輸入、指令處 理速度高達(dá)150MPIS. TMS320F2812樣片于2003年推出，經(jīng)過(guò)了試用期，現(xiàn)在 己經(jīng)非常成熟。國(guó)內(nèi)公司己經(jīng)開(kāi)始陸續(xù)使用，其開(kāi)發(fā)工具完備，購(gòu)買(mǎi)渠道暢 通，價(jià)格低廉，是一款非常適合本課題需要的控制芯片。TMS320F 2812的時(shí)鐘頻率是150MHz即時(shí)鐘周期是6.67ns。有眾多的外 設(shè)接口， GPIO, SPI, SCIA, SCIB, McBSP, eCAN, SRAM. FLASH, EVA,EVB, ADC這些外設(shè)模塊使TMS3

10、20F2812艮適用于控制領(lǐng)域。<1）TMS320F281系列DSP采用高性能的靜態(tài)COM技術(shù)主頻達(dá)150MHz時(shí)鐘周期6.67ns）；采用低電壓供電，當(dāng)主頻為135MHz時(shí)內(nèi)核電壓為1.8V，當(dāng)主頻為150MHz 時(shí)內(nèi)核電壓為 1.9V， 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16X16位和32 X 32位的乘法加法運(yùn)算；支持16X 16位的雙乘法運(yùn)算；采用哈佛總線結(jié)構(gòu)模式；快速中斷響應(yīng)和中斷處理能力； 統(tǒng)一的存儲(chǔ)設(shè)計(jì)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TMS320F2

11、4X/F240）系列數(shù)字信號(hào)處理器代碼兼容。<4）片內(nèi)存儲(chǔ)空間片內(nèi)Flash空間大小為128KX 16b,分為4個(gè)8KX 16b和6個(gè)16KX 16b存儲(chǔ)段；ROM空間：片內(nèi)含128KX 16位大小的ROMOTP ROM空 間大?。?KX 16b;L0和L1 :兩塊4KX 16位的單周期訪問(wèn)RAMvSARAM H0 ：一塊 8KX 16 位的單周期訪問(wèn) RAM<SAR）AM;M0和M1:兩塊1X 16位的單周期訪問(wèn)RAMvSARAM <5）根只讀存儲(chǔ)器<Boot ROM 4KX 16位 帶有軟件啟動(dòng)的 Boot 模式;標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)。<6）外部存儲(chǔ)器接口 有高達(dá)

12、1MX 16b 的總存儲(chǔ)空間;可編程的等待時(shí)間;可編程讀寫(xiě)選通計(jì)數(shù)器 vStrobe Timing ）; 三個(gè)獨(dú)立的片選信號(hào)。<7）時(shí)鐘與系統(tǒng)控制支持動(dòng)態(tài)鎖相環(huán)倍頻;片內(nèi)振蕩器; 看門(mén)狗定時(shí)器模塊。<8）三個(gè)外部中斷。<9）外部中斷擴(kuò)展<PE模塊可支持 96個(gè)外部中斷，當(dāng)前僅使用了 45個(gè)外部中斷。<10） 128 位的密鑰 vSecurity Key/Lock ）保護(hù) Flash/OTP 和 L0/L1 SARAM;防止ROM中的程序被盜。<11） 3個(gè)32位的CPU定時(shí)器。<12）用于控制電機(jī)的外圍設(shè)備 兩個(gè)事件管理器 vEVA、EVB）;與C24

13、0兼容的器件。<13）串口外圍設(shè)備 串行外圍接口 vSPI）;兩路串行通信接口 <SCI），標(biāo)準(zhǔn)的SCI 口；增強(qiáng)型CAN模塊veCAN ;多通道緩沖串行接口 vMcBSP和串行外圍接口模式。<14） 12位的ADC專(zhuān)換模塊2X8通道的輸入通道；單一或級(jí)聯(lián)專(zhuān)換模式； 最高專(zhuān)換速率為 80ns/12.5Msps 。<15）最多有56個(gè)獨(dú)立的可編程、多用途通用輸入/輸出vGPIO弓I腳 <16）先進(jìn)的仿真模式 具有實(shí)時(shí)分析以及設(shè)置斷點(diǎn)的功能； 支持硬件仿真。<17）開(kāi)發(fā)工具DSP 集成系統(tǒng) <Code Composer Studio ， CCS） ； JT

14、AG 仿真器。<18）低功耗模式和節(jié)能模式支持空閑模式vIDLE）、等待模式vSTANDBY、掛起模式<HALT ; 靜止/使能獨(dú)立外設(shè)時(shí)鐘。<19）封裝方式帶外部存儲(chǔ)器接口的179球形觸點(diǎn)BGA封裝；帶外部存儲(chǔ)器接口的176引腳低剖面四芯線扁平LQFP封裝；沒(méi)有外部存儲(chǔ)器接口的128引腳奧貼片正方扁平PBK封裝。<20）工作溫度A : -4085 C <GHH ZHH PGF PBK ;S : -40125 C <GHH ZHH PGF PBK ;Q : -40125 C <PGF PBK。1.5 地址尋址空間1.6 TMS320F2812硬件結(jié)構(gòu)框

15、圖頁(yè)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 paceData Sp

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