DSP相關(guān)知識TMS320F2812性能

1、第一章DSP相關(guān)知識及TMS320F281性能介紹數(shù)字信號處理<DSP是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興 學(xué)科。在通常的實時信號處理中，它具有可程控、可預(yù)見性、精度高、穩(wěn)定性 好、可靠性和可重復(fù)性好、易于實現(xiàn)自適應(yīng)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(shè)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

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，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(chǔ)，因此具有數(shù)字處理的全部優(yōu) 點：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(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(yīng)用。有些應(yīng)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(dāng)然，數(shù)字信

4、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(xué)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(yīng)用DSP 應(yīng)用廣泛，其主要應(yīng)用市場為 3C 領(lǐng)域，合占整個市場需求的 90%o DSP 是目前電子工業(yè)領(lǐng)域增長最迅速的產(chǎn)品之一，據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織 發(fā)布的統(tǒng)計和預(yù)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

5、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 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(yù)見的一段時間內(nèi)，無線應(yīng)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(fù)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

6、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 20 多年時間里，主要應(yīng)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(dāng)大，這 主要得益于CDSP可定制DSP的巨大作用。預(yù)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。因為DSP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標準的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理

7、；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TMS320F281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 TMS320C2X）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(shè)，為電機及其他運動控制領(lǐng)域應(yīng)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(shè)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(dǎo)

8、ROM數(shù)字運算表 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ADC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(shè)擴展。通過配置外部接口寄存器， TMS320F28 i 2在訪問外部設(shè)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

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150MPIS. TMS320F2812樣片于2003年推出，經(jīng)過了試用期，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(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150MHz時鐘周期6.67ns）；采用低電壓供電，當(dāng)主頻為135MHz時內(nèi)核電壓為1.8V，當(dāng)主頻為150MHz 時內(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位的乘法加法運算；支持16X 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(yīng)和中斷處理能力； 統(tǒng)一的存儲設(shè)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TMS320F2

11、4X/F240）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128KX 16b,分為4個8KX 16b和6個16KX 16b存儲段；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RAMvSARAM H0 ：一塊 8KX 16 位的單周期訪問 RAM<SAR）AM;M0和M1:兩塊1X 16位的單周期訪問RAMvSARAM <5）根只讀存儲器<Boot ROM 4KX 16位 帶有軟件啟動的 Boot 模式;標準數(shù)學(xué)函數(shù)庫。<6）外部存儲器接口 有高達

12、1MX 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 vStrobe 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; 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(dāng)前僅使用了 45個外部中斷。<10） 128 位的密鑰 vSecurity 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(shè)備 兩個事件管理器 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），標準的SCI 口；增強型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專換模塊2X8通道的輸入通道；單一或級聯(lián)專換模式； 最高專換速率為 80ns/12.5Msps 。<15）最多有56個獨立的可編程、多用途通用輸入/輸出vGPIO弓I腳 <16）先進的仿真模式 具有實時分析以及設(shè)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） ； 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/使能獨立外設(shè)時鐘。<19）封裝方式帶外部存儲器接口的179球形觸點BGA封裝；帶外部存儲器接口的176引腳低剖面四芯線扁平LQFP封裝；沒有外部存儲器接口的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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