TMS320C2000DSP技術(shù)手冊(cè)

內(nèi)容概要

TMS320C2000 DSP技術(shù)手冊(cè)：硬件篇以TMS320F2812為例，介紹TMS320C2000系列DSP的基本特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合、結(jié)構(gòu)組成、內(nèi)部各功能模塊以及基本工作原理等內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合實(shí)際使用情況，針對(duì)處理器各功能模塊的特點(diǎn)，分別給出有效的硬件連接原理圖及測(cè)試結(jié)果、實(shí)現(xiàn)方法等，為用戶了解相關(guān)處理器領(lǐng)域發(fā)展概況、快速掌握該處理器各功能模塊的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)出滿足使用要求的數(shù)字控制系統(tǒng)提供參考。
TMS320C2000 DSP技術(shù)手冊(cè)：硬件篇可供利用TI的TMS320C2000系列DSP進(jìn)行數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)、調(diào)試的工程技術(shù)人員參考，也可作為高等院校電子及相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教材。

書(shū)籍目錄

前言第1章 概述1.1 TI的發(fā)展歷程及文化1.2 TI產(chǎn)品1.3 微控制器產(chǎn)品簡(jiǎn)介1.4 DSP基礎(chǔ)知識(shí)1.5 典型數(shù)字控制系統(tǒng)1.6 其余DSP廠商簡(jiǎn)介第2章 TMS320F281x處理器功能概述2.1 概述2.2 封裝信息2.3 TMS320F281x處理器主要特點(diǎn)2.4 引腳分布及引腳功能2.5 C28x內(nèi)核2.5.1 C28x內(nèi)核兼容性2.5.2 C28x內(nèi)核組成2.5.3 C28x的主要特性2.5.4 仿真邏輯特性2.5.5 C28x的主要信號(hào)2.5.6 C28x的結(jié)構(gòu)2.5.7 C28x的總線2.5.8 C28x的寄存器2.5.9 程序流2.5.10 乘法操作2.5.11 移位操作2.6 時(shí)鐘系統(tǒng)2.6.1 時(shí)鐘和系統(tǒng)控制2.6.2 時(shí)鐘寄存器2.6.3 振蕩器OSC和鎖相環(huán)PLL時(shí)鐘模塊2.6.4 低功耗模式2.6.5 XCLKOUT引腳2.7 看門(mén)狗模塊2.8 CPU定時(shí)器2.8.1 概述2.8.2 CPU定時(shí)器的寄存器2.9 通用I/O2.9.1 概述2.9.2 GPIO寄存器第3章 TMS320F281x供電電源3.1 供電電源概述3.1.1 電源電壓3.1.2 電源引腳3.2 供電時(shí)序3.2.1 上電時(shí)序3.2.2 掉電時(shí)序3.3 電源設(shè)計(jì)3.3.1 TI推薦的供電電源電路3.3.2 供電電源方案3.4 低功耗模式3.4.1 低功耗模式介紹3.4.2 低功耗模式控制寄存器3.4.3 低功耗模式喚醒第4章 TMS320F281x中斷系統(tǒng)4.1 中斷源4.2 PIE中斷擴(kuò)展4.2.1 外設(shè)級(jí)中斷4.2.2 PIE級(jí)中斷4.2.3 CPU級(jí)中斷4.3 中斷向量4.3.1 中斷的映射方式4.3.2 復(fù)用PIE中斷的處理4.3.3 使能/禁止復(fù)用外設(shè)中斷的處理4.3.4 外設(shè)復(fù)用中斷向CPU申請(qǐng)中斷的流程4.3.5 中斷向量表4.3.6 PIE寄存器4.4 可屏蔽/不可屏蔽中斷4.4.1 可屏蔽中斷處理4.4.2 不可屏蔽中斷處理第5章 TMS320F281x存儲(chǔ)空間及擴(kuò)展接口5.1 F2812內(nèi)部存儲(chǔ)空間5.1.1 F2812片上程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5.1.2 F2812片上保留空間5.1.3 CPU中斷向量表5.2 片上存儲(chǔ)器接口5.2.1 CPU內(nèi)部總線5.2.2 32位數(shù)據(jù)訪問(wèn)的地址分配5.3 片上Flash和OTP存儲(chǔ)器5.3.1 Flash存儲(chǔ)器5.3.2 Flash存儲(chǔ)器尋址空間分配5.4 外部擴(kuò)展接口5.4.1 外部接口描述5.4.2 外部接口的訪問(wèn)5.4.3 寫(xiě)操作緊跟讀操作的流水線保護(hù)5.4.4 外部接口的配置5.4.5 配置建立、激活及跟蹤等待狀態(tài)5.4.6 外部接口的寄存器5.4.7 外部接口DMA訪問(wèn)5.4.8 外部接口操作時(shí)序圖5.4.9 XINTF接口應(yīng)用舉例第6章 TMS320F281x事件管理器模塊6.1 概述6.1.1 事件管理器組成及功能6.1.2 相對(duì)240x的EV增強(qiáng)特性6.1.3 事件管理器的寄存器地址6.1.4 GP定時(shí)器6.1.5 使用GP定時(shí)器產(chǎn)生PWM輸出6.1.6 比較單元6.2 PWM電路6.2.1 有比較單元的PWM電路6.2.2 PWM信號(hào)的產(chǎn)生6.2.3 空間向量PWM6.3 捕獲單元6.3.1 捕獲單元概述6.3.2 捕獲單元的操作6.3.3 捕獲單元的FIFO堆棧6.3.4 捕獲單元的中斷6.3.5 QEP電路6.4 事件管理器中斷6.4.1 EV中斷概述6.4.2 EV中斷請(qǐng)求和服務(wù)6.5 事件管理器寄存器6.5.1 寄存器概述6.5.2 定時(shí)器寄存器6.5.3 比較寄存器6.5.4 捕獲單元寄存器6.5.5 EV中斷寄存器6.5.6 EV擴(kuò)展控制寄存器6.5.7 寄存器位設(shè)置與240x的區(qū)別第7章 TMS320F281x串行通信接口模塊7.1 增強(qiáng)型SCI模塊概述7.2 SCI模塊結(jié)構(gòu)及工作原理7.2.1 SCI模塊信號(hào)總結(jié)7.2.2 多處理器和異步處理模式7.2.3 SCI可編程數(shù)據(jù)格式7.2.4 SCI多處理器通信7.2.5 空閑線多處理器模式7.2.6 地址位多處理器模式7.2.7 SCI通信格式7.2.8 SCI中斷7.2.9 SCI波特率計(jì)算7.2.10 SCI增強(qiáng)特性7.3 SCI的寄存器7.3.1 SCI模塊寄存器概述7.3.2 SCI通信控制寄存器7.3.3 SCI控制寄存器17.3.4 SCI波特率選擇寄存器7.3.5 SCI控制寄存器27.3.6 SCI接收器狀態(tài)寄存器7.3.7 接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器7.3.8 SCI發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器7.3.9 SCI FIFO寄存器7.3.10 SCI優(yōu)先級(jí)控制寄存器第8章 TMS320F281x串行外圍接口模塊8.1 SPI模塊概述8.1.1 SPI模塊結(jié)構(gòu)及工作原理8.1.2 SPI模塊信號(hào)概述8.2 SPI模塊寄存器概述8.3 SPI操作8.4 SPI中斷8.4.1 SPI中斷控制位8.4.2 數(shù)據(jù)格式8.4.3 波特率和時(shí)鐘設(shè)置8.4.4 復(fù)位的初始化8.4.5 數(shù)據(jù)傳輸實(shí)例8.5 SPI FIFO描述8.6 SPI寄存器和通信時(shí)序波形8.6.1 SPI控制寄存器8.6.2 SPI實(shí)例波形8.7 SPI應(yīng)用實(shí)例第9章 TMS320F281x eCAN總線模塊9.1 CAN總線9.1.1 CAN總線的發(fā)展9.1.2 CAN總線相關(guān)概念和特征說(shuō)明9.1.3 CAN總線特點(diǎn)9.1.4 CAN總線的協(xié)議層9.1.5 CAN總線的物理連接9.1.6 CAN總線的仲裁9.1.7 CAN總線的通信錯(cuò)誤9.1.8 CAN總線數(shù)據(jù)格式9.1.9 CAN總線通信接口硬件電路9.2 eCAN模塊介紹9.2.1 eCAN模塊特點(diǎn)9.2.2 eCAN模塊增強(qiáng)特性9.3 eCAN控制器結(jié)構(gòu)及內(nèi)存映射9.3.1 eCAN控制器結(jié)構(gòu)9.3.2 eCAN模塊的內(nèi)存映射9.3.3 eCAN模塊的控制和狀態(tài)寄存器9.4 CAN模塊初始化9.4.1 CAN模塊的配置步驟9.4.2 CAN位時(shí)間配置9.4.3 CAN總線通信波特率的計(jì)算9.4.4 SYSCLK=150MHz時(shí)位配置9.4.5 EALLOW保護(hù)9.5 eCAN模塊消息發(fā)送9.5.1 消息發(fā)送流程9.5.2 配置發(fā)送郵箱9.5.3 發(fā)送消息9.6 eCAN模塊消息接收9.6.1 接收消息流程9.6.2 配置接收郵箱9.6.3 接收消息9.7 過(guò)載情況的處理9.8 遠(yuǎn)程幀郵箱的處理9.8.1 發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求9.8.2 應(yīng)答遠(yuǎn)程請(qǐng)求9.8.3 刷新數(shù)據(jù)區(qū)9.9 CAN模塊中斷及其應(yīng)用9.9.1 中斷類型9.9.2 中斷配置9.9.3 郵箱中斷9.9.4 中斷處理9.10 CAN模塊的掉電模式9.10.1 進(jìn)入/退出局部掉電模式9.10.2 防止器件進(jìn)入/退出低功耗模式9.10.3 屏蔽/使能CAN模塊的時(shí)鐘第10章 TMS320F281x多通道緩沖串口模塊10.1 McBSP概述10.2 McBSP功能簡(jiǎn)介10.2.1 McBSP數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程10.2.2 McBSP數(shù)據(jù)壓縮解壓模塊10.2.3 基本概念和術(shù)語(yǔ)10.2.4 McBSP數(shù)據(jù)接收10.2.5 McBSP數(shù)據(jù)發(fā)送10.2.6 McBSP的采樣速率發(fā)生器10.2.7 McBSP可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤10.3 多通道選擇模式10.3.1 2分區(qū)模式10.3.2 8分區(qū)模式10.3.3 多通道選擇模式10.4 A-bis模式10.5 時(shí)鐘停止模式10.6 接收器和發(fā)送器的配置10.6.1 復(fù)位、使能接收器/發(fā)送器10.6.2 設(shè)置接收器/發(fā)送器相關(guān)引腳作為McBSP引腳10.6.3 使能/禁止數(shù)字回路模式10.6.4 使能/禁止時(shí)鐘停止模式10.6.5 使能/禁止接收/發(fā)送多通道選擇模式10.6.6 使能/禁止A-bis模式10.6.7 設(shè)置接收幀/發(fā)送幀相位10.6.8 設(shè)置接收/發(fā)送串行字長(zhǎng)10.6.9 設(shè)置接收/發(fā)送幀長(zhǎng)度10.6.10 使能/禁止異常接收/發(fā)送幀同步忽略功能10.6.11 設(shè)置接收/發(fā)送壓縮解壓模式10.6.12 設(shè)置接收/發(fā)送數(shù)據(jù)延遲10.6.13 設(shè)置接收符號(hào)擴(kuò)展和對(duì)齊模式10.6.14 設(shè)置發(fā)送DXENA模式10.6.15 設(shè)置接收/發(fā)送中斷模式10.6.16 設(shè)置接收幀同步模式10.6.17 設(shè)置發(fā)送幀同步模式10.6.18 設(shè)置接收/發(fā)送幀同步極性10.6.19 設(shè)置SRG幀同步周期和脈沖寬度10.6.20 設(shè)置接收/發(fā)送時(shí)鐘模式10.6.21 設(shè)置接收/發(fā)送時(shí)鐘極性10.6.22 設(shè)置SRG時(shí)鐘分頻參數(shù)10.6.23 設(shè)置SRG時(shí)鐘同步模式10.6.24 設(shè)置SRG時(shí)鐘模式(選擇輸入時(shí)鐘)及極性10.7 McBSP仿真模式及初始化操作10.7.1 McBSP仿真模式10.7.2 復(fù)位McBSP10.7.3 McBSP初始化步驟10.8 McBSP FIFO模式和中斷10.8.1 FIFO模式下McBSP的功能和使用限制10.8.2 McBSP的FIFO操作10.8.3 McBSP接收/發(fā)送中斷的產(chǎn)生10.8.4 訪問(wèn)FIFO數(shù)據(jù)寄存器的約束條件10.8.5 McBSP FIFO錯(cuò)誤標(biāo)志10.9 McBSP寄存器第11章 TMS320F281x模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11.1 概述11.2 自動(dòng)轉(zhuǎn)換序列發(fā)生器的工作原理11.2.1 順序采樣模式11.2.2 同步采樣模式11.3 不間斷自動(dòng)定序模式11.3.1 序列發(fā)生器啟動(dòng)/停止模式11.3.2 同步采樣模式說(shuō)明11.3.3 輸入觸發(fā)器說(shuō)明11.3.4 定序轉(zhuǎn)換期間的中斷操作11.4 ADC時(shí)鐘預(yù)分頻器11.5 低功率模式11.6 上電順序11.7 序列發(fā)生器覆蓋功能11.8 內(nèi)部/外部參考電壓選擇11.9 ADC模塊電壓基準(zhǔn)校正11.9.1 誤差定義11.9.2 影響分析11.9.3 ADC校正11.10 偏移誤差校正11.11 ADC寄存器11.11.1 ADC模塊控制寄存器11.11.2 最大轉(zhuǎn)換通道寄存器11.11.3 自動(dòng)排序狀態(tài)寄存器11.11.4 ADC狀態(tài)和標(biāo)志寄存器11.11.5 ADC輸入通道選擇排序控制寄存器11.11.6 ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果緩沖寄存器11.12 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊應(yīng)用實(shí)例第12章 TMS320F281x Boot引導(dǎo)模式12.1 Boot ROM簡(jiǎn)介12.2 DSP啟動(dòng)過(guò)程12.3 BootLoader特性12.4 BootLoader數(shù)據(jù)流12.5 各種引導(dǎo)模式第13章 TMS320F281x硬件設(shè)計(jì)參考13.1 基本模塊設(shè)計(jì)13.1.1 時(shí)鐘電路13.1.2 復(fù)位和看門(mén)狗13.1.3 調(diào)試接口13.1.4 中斷、通用的輸入/輸出和電路板上的外設(shè)13.1.5 供電電源13.1.6 引導(dǎo)模式與Flash程序選擇13.2 原理圖和電路板布局設(shè)計(jì)13.2.1 旁路電容13.2.2 電源供電的位置13.2.3 電源、地線的布線和電路板的層數(shù)13.2.4 時(shí)鐘脈沖電路13.2.5 調(diào)試/測(cè)試13.2.6 一般電路板的布局指南13.3 電磁干擾/電磁兼容和靜電釋放事項(xiàng)13.3.1 電磁干擾/電磁兼容13.3.2 靜電釋放13.4 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 概述 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)和數(shù)字控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到很大提高，以微處理器為控制核心的全數(shù)字化控制系統(tǒng)不斷取代傳統(tǒng)的模擬器件控制系統(tǒng)。特別是進(jìn)入21世紀(jì)以后，DSP技術(shù)得到了飛速發(fā)展，采用DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理和控制已經(jīng)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，TI和ADI等主流DSP廠商都推出了多個(gè)系列電機(jī)控制專用DSP芯片。其中，TI的TMS320C2000系列就是專用于電機(jī)控制的芯片，目前被TI歸類為高性能微控制器（MCU），但該系列產(chǎn)品在2008年之前一直作為T(mén)I三大系列DSP（C2000、C5000、C6000）之一推向市場(chǎng)，可見(jiàn)該系列產(chǎn)品具有較強(qiáng)的信號(hào)處理能力。事實(shí)上，該系列產(chǎn)品集微控制器和高性能DSP特點(diǎn)于一身，具有強(qiáng)大的控制和信號(hào)處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制算法。本書(shū)尊從TI的分類，稱TMS320C2000為微控制器，也有資料稱之為DSP，但實(shí)際上界限已經(jīng)沒(méi)那么明確了，只要理解為用于控制的處理器就可以了。在學(xué)習(xí)TMS320C2000MCU之前，首先了解一下DSP領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者――TI。1.1 TI的發(fā)展歷程及文化 德州儀器（TexasInstruments，TI）是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，為現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)處理提供創(chuàng)新的數(shù)字信號(hào)處理及模擬器件技術(shù)。除半導(dǎo)體業(yè)務(wù)外，還提供包括教育產(chǎn)品和數(shù)字光源處理解決方案（DLP）。TI總部位于美國(guó)德克薩斯州的達(dá)拉斯，在全球約有3萬(wàn)名雇員，并在亞洲、歐洲和美洲超過(guò)25個(gè)國(guó)家設(shè)有制造、設(shè)計(jì)或銷售機(jī)構(gòu)，在我國(guó)北京、上海、蘇州、南通、成都、珠海等16個(gè)城市設(shè)立了分公司或辦事處。其中，在成都高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)設(shè)有在中國(guó)的第一家生產(chǎn)制造廠，該廠為8英寸晶圓廠，名為德州儀器半導(dǎo)體制造（成都）有限公司，簡(jiǎn)稱TI成都。目前，TI成都擁有1.1萬(wàn)m2的生產(chǎn)面積，其年產(chǎn)能達(dá)到10億美元，另有1.2萬(wàn)m2的廠房預(yù)留為了未來(lái)的生產(chǎn)需求。1930年，德州儀器成立，名稱為“GeophysicalService”，是第一家專門(mén)研究地球物理勘探反射地震驗(yàn)測(cè)法的獨(dú)立承包商。1951年12月，更名為T(mén)exasInstrumentsIncorporated（德州儀器）。1954年，生產(chǎn)首枚商用晶體管。1958年，發(fā)明首塊集成電路（IC）。1967年，發(fā)明手持式電子計(jì)算器。1971年，發(fā)明單芯片微型計(jì)算機(jī)。1973年，獲得單芯片微處理器專利。1978年，推出首個(gè)單芯片語(yǔ)言合成器，首次實(shí)現(xiàn)低成本語(yǔ)言合成技術(shù)。1982年，推出單芯片商用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）。1990年，推出用于成像設(shè)備的數(shù)字微鏡器件，為數(shù)字家庭影院帶來(lái)曙光。1992年，推出microSPARC單芯片處理器，集成工程工作站所需的全部系統(tǒng)邏輯。1995年，啟用OnlineDSPLabTM電子實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上TIDSP應(yīng)用的監(jiān)測(cè)。1996年，宣布推出0.18mm工藝的Timeline技術(shù)，可在單芯片上集成1.25億個(gè)晶體管。1997年，推出每秒執(zhí)行16億條指令的TMS320C6xDSP，以全新架構(gòu)創(chuàng)造DSP性能記錄。2000年，推出每秒執(zhí)行近90億個(gè)指令的TMS320C64xDSP芯片，刷新DSP性能記錄；推出世界上功耗最低的芯片TMS320C55xDSP，推進(jìn)DSP的便攜式應(yīng)用。2003年，推出業(yè)界首款A(yù)DSL片上調(diào)制解調(diào)器――AR7。近年來(lái)的工作包括：推出業(yè)界速度最快的720MHzDSP，同時(shí)演示1GHzDSP。向市場(chǎng)提供的0.13mm產(chǎn)品超過(guò)1億件。采用0.09mm工藝開(kāi)發(fā)新型OMAP處理器。TI擁有超過(guò)80年的悠久歷史，半導(dǎo)體是TI最大的業(yè)務(wù)，TI的模擬和DSP產(chǎn)品在公司半導(dǎo)體收入中占75%，是DSP市場(chǎng)公認(rèn)的領(lǐng)導(dǎo)者，在DSP市場(chǎng)排名第一，在混合信號(hào)/模擬產(chǎn)品市場(chǎng)排名第一。MSP430MCU與89C51單片機(jī)比較如下：首先，89C51單片機(jī)是8位單片機(jī)，其指令采用的是被稱為“CISC”的復(fù)雜指令集，共具有111條指令。而MSP430MCU是16位的單片機(jī)，采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，只有簡(jiǎn)潔的27條指令，大量的指令則是模擬指令，眾多的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算。這些內(nèi)核指令均為單周期指令，功能強(qiáng)，運(yùn)行速度快。其次，89C51單片機(jī)本身的電源電壓是5V，有兩種低功耗方式：待機(jī)方式和掉電方式。正常情況下消耗的電流為24mA，在待機(jī)狀態(tài)下，其耗電電流仍為3mA；即使在掉電方式下，電源電壓可以下降到2V，但是為了保存內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)，還需要提供約50mA的電流。而MSP430MCU在低功耗方面的優(yōu)越之處則是89C51單片機(jī)不可比擬的。正因?yàn)槿绱?，MSP430MCU更適合應(yīng)用于使用電池供電的儀器、儀表類產(chǎn)品中。再次，89C51單片機(jī)由于其內(nèi)部總線是8位的，其內(nèi)部功能模塊基本上都是8位的，雖然經(jīng)過(guò)各種努力其內(nèi)部功能模塊有了顯著增加，但是受其結(jié)構(gòu)本身的限制很大，尤其模擬功能部件的增加更顯困難。MSP430MCU基本架構(gòu)是16位的，同時(shí)在其內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換還存在8位的總線，再加上本身就是混合型的結(jié)構(gòu)，因此對(duì)它這樣的開(kāi)放型架構(gòu)來(lái)說(shuō)，無(wú)論擴(kuò)展8位的功能模塊，還是16位的功能模塊，即使擴(kuò)展模/數(shù)轉(zhuǎn)換或數(shù)/模轉(zhuǎn)換這類的功能模塊也是很方便的。這也就是MSP430MCU系列產(chǎn)品和其中功能部件迅速增加的原因。最后，在開(kāi)發(fā)工具方面，對(duì)于89C51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，由于它是最早進(jìn)入我國(guó)的單片機(jī)，人們對(duì)其非常熟悉，各種開(kāi)發(fā)工具也非常多，但是都無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線編程；而MSP430MCU，由于引進(jìn)了Flash型程序存儲(chǔ)器和JTAG技術(shù)，不僅使開(kāi)發(fā)工具變得簡(jiǎn)便、價(jià)格相對(duì)低廉，并且可以實(shí)現(xiàn)在線編程。MSP430器件起始價(jià)格為0.25美元，典型應(yīng)用包括實(shí)用計(jì)量、便攜式儀表、智能傳感和消費(fèi)類電子產(chǎn)品。

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