TMS320C2000DSP技術手冊

內容概要

TMS320C2000 DSP技術手冊：硬件篇以TMS320F2812為例，介紹TMS320C2000系列DSP的基本特點、應用場合、結構組成、內部各功能模塊以及基本工作原理等內容，同時結合實際使用情況，針對處理器各功能模塊的特點，分別給出有效的硬件連接原理圖及測試結果、實現(xiàn)方法等，為用戶了解相關處理器領域發(fā)展概況、快速掌握該處理器各功能模塊的特點、設計出滿足使用要求的數(shù)字控制系統(tǒng)提供參考。
TMS320C2000 DSP技術手冊：硬件篇可供利用TI的TMS320C2000系列DSP進行數(shù)字控制系統(tǒng)設計及開發(fā)、調試的工程技術人員參考，也可作為高等院校電子及相關專業(yè)本科生和研究生的教材。

書籍目錄

前言第1章 概述1.1 TI的發(fā)展歷程及文化1.2 TI產品1.3 微控制器產品簡介1.4 DSP基礎知識1.5 典型數(shù)字控制系統(tǒng)1.6 其余DSP廠商簡介第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2.4 引腳分布及引腳功能2.5 C28x內核2.5.1 C28x內核兼容性2.5.2 C28x內核組成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2.5.6 C28x的結構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 時鐘系統(tǒng)2.6.1 時鐘和系統(tǒng)控制2.6.2 時鐘寄存器2.6.3 振蕩器OSC和鎖相環(huán)PLL時鐘模塊2.6.4 低功耗模式2.6.5 XCLKOUT引腳2.7 看門狗模塊2.8 CPU定時器2.8.1 概述2.8.2 CPU定時器的寄存器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 供電時序3.2.1 上電時序3.2.2 掉電時序3.3 電源設計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中斷擴展4.2.1 外設級中斷4.2.2 PIE級中斷4.2.3 CPU級中斷4.3 中斷向量4.3.1 中斷的映射方式4.3.2 復用PIE中斷的處理4.3.3 使能/禁止復用外設中斷的處理4.3.4 外設復用中斷向CPU申請中斷的流程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存儲空間及擴展接口5.1 F2812內部存儲空間5.1.1 F2812片上程序/數(shù)據(jù)存儲器5.1.2 F2812片上保留空間5.1.3 CPU中斷向量表5.2 片上存儲器接口5.2.1 CPU內部總線5.2.2 32位數(shù)據(jù)訪問的地址分配5.3 片上Flash和OTP存儲器5.3.1 Flash存儲器5.3.2 Flash存儲器尋址空間分配5.4 外部擴展接口5.4.1 外部接口描述5.4.2 外部接口的訪問5.4.3 寫操作緊跟讀操作的流水線保護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5.4.8 外部接口操作時序圖5.4.9 XINTF接口應用舉例第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240x的EV增強特性6.1.3 事件管理器的寄存器地址6.1.4 GP定時器6.1.5 使用GP定時器產生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信號的產生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中斷請求和服務6.5 事件管理器寄存器6.5.1 寄存器概述6.5.2 定時器寄存器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擴展控制寄存器6.5.7 寄存器位設置與240x的區(qū)別第7章 TMS320F281x串行通信接口模塊7.1 增強型SCI模塊概述7.2 SCI模塊結構及工作原理7.2.1 SCI模塊信號總結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波特率計算7.2.10 SCI增強特性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模塊結構及工作原理8.1.2 SPI模塊信號概述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 波特率和時鐘設置8.4.4 復位的初始化8.4.5 數(shù)據(jù)傳輸實例8.5 SPI FIFO描述8.6 SPI寄存器和通信時序波形8.6.1 SPI控制寄存器8.6.2 SPI實例波形8.7 SPI應用實例第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總線相關概念和特征說明9.1.3 CAN總線特點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9.2.2 eCAN模塊增強特性9.3 eCAN控制器結構及內存映射9.3.1 eCAN控制器結構9.3.2 eCAN模塊的內存映射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位時間配置9.4.3 CAN總線通信波特率的計算9.4.4 SYSCLK=150MHz時位配置9.4.5 EALLOW保護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 過載情況的處理9.8 遠程幀郵箱的處理9.8.1 發(fā)出數(shù)據(jù)請求9.8.2 應答遠程請求9.8.3 刷新數(shù)據(jù)區(qū)9.9 CAN模塊中斷及其應用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 進入/退出局部掉電模式9.10.2 防止器件進入/退出低功耗模式9.10.3 屏蔽/使能CAN模塊的時鐘第10章 TMS320F281x多通道緩沖串口模塊10.1 McBSP概述10.2 McBSP功能簡介10.2.1 McBSP數(shù)據(jù)傳輸過程10.2.2 McBSP數(shù)據(jù)壓縮解壓模塊10.2.3 基本概念和術語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 時鐘停止模式10.6 接收器和發(fā)送器的配置10.6.1 復位、使能接收器/發(fā)送器10.6.2 設置接收器/發(fā)送器相關引腳作為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 設置接收幀/發(fā)送幀相位10.6.8 設置接收/發(fā)送串行字長10.6.9 設置接收/發(fā)送幀長度10.6.10 使能/禁止異常接收/發(fā)送幀同步忽略功能10.6.11 設置接收/發(fā)送壓縮解壓模式10.6.12 設置接收/發(fā)送數(shù)據(jù)延遲10.6.13 設置接收符號擴展和對齊模式10.6.14 設置發(fā)送DXENA模式10.6.15 設置接收/發(fā)送中斷模式10.6.16 設置接收幀同步模式10.6.17 設置發(fā)送幀同步模式10.6.18 設置接收/發(fā)送幀同步極性10.6.19 設置SRG幀同步周期和脈沖寬度10.6.20 設置接收/發(fā)送時鐘模式10.6.21 設置接收/發(fā)送時鐘極性10.6.22 設置SRG時鐘分頻參數(shù)10.6.23 設置SRG時鐘同步模式10.6.24 設置SRG時鐘模式(選擇輸入時鐘)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)送中斷的產生10.8.4 訪問FIFO數(shù)據(jù)寄存器的約束條件10.8.5 McBSP FIFO錯誤標志10.9 McBSP寄存器第11章 TMS320F281x模數(shù)轉換模塊11.1 概述11.2 自動轉換序列發(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 不間斷自動定序模式11.3.1 序列發(fā)生器啟動/停止模式11.3.2 同步采樣模式說明11.3.3 輸入觸發(fā)器說明11.3.4 定序轉換期間的中斷操作11.4 ADC時鐘預分頻器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 內部/外部參考電壓選擇11.9 ADC模塊電壓基準校正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 最大轉換通道寄存器11.11.3 自動排序狀態(tài)寄存器11.11.4 ADC狀態(tài)和標志寄存器11.11.5 ADC輸入通道選擇排序控制寄存器11.11.6 ADC轉換結果緩沖寄存器11.12 模數(shù)轉換模塊應用實例第12章 TMS320F281x Boot引導模式12.1 Boot ROM簡介12.2 DSP啟動過程12.3 BootLoader特性12.4 BootLoader數(shù)據(jù)流12.5 各種引導模式第13章 TMS320F281x硬件設計參考13.1 基本模塊設計13.1.1 時鐘電路13.1.2 復位和看門狗13.1.3 調試接口13.1.4 中斷、通用的輸入/輸出和電路板上的外設13.1.5 供電電源13.1.6 引導模式與Flash程序選擇13.2 原理圖和電路板布局設計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 時鐘脈沖電路13.2.5 調試/測試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13.3.1 電磁干擾/電磁兼容13.3.2 靜電釋放13.4 本章小結參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 概述 隨著電子技術的發(fā)展，微型計算機和數(shù)字控制處理芯片的運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)。特別是進入21世紀以后，DSP技術得到了飛速發(fā)展，采用DSP實現(xiàn)數(shù)字化處理和控制已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢，TI和ADI等主流DSP廠商都推出了多個系列電機控制專用DSP芯片。其中，TI的TMS320C2000系列就是專用于電機控制的芯片，目前被TI歸類為高性能微控制器（MCU），但該系列產品在2008年之前一直作為TI三大系列DSP（C2000、C5000、C6000）之一推向市場，可見該系列產品具有較強的信號處理能力。事實上，該系列產品集微控制器和高性能DSP特點于一身，具有強大的控制和信號處理能力，能夠實現(xiàn)復雜的控制算法。本書尊從TI的分類，稱TMS320C2000為微控制器，也有資料稱之為DSP，但實際上界限已經(jīng)沒那么明確了，只要理解為用于控制的處理器就可以了。在學習TMS320C2000MCU之前，首先了解一下DSP領域的領導者――TI。1.1 TI的發(fā)展歷程及文化 德州儀器（TexasInstruments，TI）是全球領先的半導體公司，為現(xiàn)實世界的信號處理提供創(chuàng)新的數(shù)字信號處理及模擬器件技術。除半導體業(yè)務外，還提供包括教育產品和數(shù)字光源處理解決方案（DLP）。TI總部位于美國德克薩斯州的達拉斯，在全球約有3萬名雇員，并在亞洲、歐洲和美洲超過25個國家設有制造、設計或銷售機構，在我國北京、上海、蘇州、南通、成都、珠海等16個城市設立了分公司或辦事處。其中，在成都高新技術開發(fā)區(qū)設有在中國的第一家生產制造廠，該廠為8英寸晶圓廠，名為德州儀器半導體制造（成都）有限公司，簡稱TI成都。目前，TI成都擁有1.1萬m2的生產面積，其年產能達到10億美元，另有1.2萬m2的廠房預留為了未來的生產需求。1930年，德州儀器成立，名稱為“GeophysicalService”，是第一家專門研究地球物理勘探反射地震驗測法的獨立承包商。1951年12月，更名為TexasInstrumentsIncorporated（德州儀器）。1954年，生產首枚商用晶體管。1958年，發(fā)明首塊集成電路（IC）。1967年，發(fā)明手持式電子計算器。1971年，發(fā)明單芯片微型計算機。1973年，獲得單芯片微處理器專利。1978年，推出首個單芯片語言合成器，首次實現(xiàn)低成本語言合成技術。1982年，推出單芯片商用數(shù)字信號處理器（DSP）。1990年，推出用于成像設備的數(shù)字微鏡器件，為數(shù)字家庭影院帶來曙光。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電子實驗室，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上TIDSP應用的監(jiān)測。1996年，宣布推出0.18mm工藝的Timeline技術，可在單芯片上集成1.25億個晶體管。1997年，推出每秒執(zhí)行16億條指令的TMS320C6xDSP，以全新架構創(chuàng)造DSP性能記錄。2000年，推出每秒執(zhí)行近90億個指令的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DSP的便攜式應用。2003年，推出業(yè)界首款ADSL片上調制解調器――AR7。近年來的工作包括：推出業(yè)界速度最快的720MHzDSP，同時演示1GHzDSP。向市場提供的0.13mm產品超過1億件。采用0.09mm工藝開發(fā)新型OMAP處理器。TI擁有超過80年的悠久歷史，半導體是TI最大的業(yè)務，TI的模擬和DSP產品在公司半導體收入中占75%，是DSP市場公認的領導者，在DSP市場排名第一，在混合信號/模擬產品市場排名第一。MSP430MCU與89C51單片機比較如下：首先，89C51單片機是8位單片機，其指令采用的是被稱為“CISC”的復雜指令集，共具有111條指令。而MSP430MCU是16位的單片機，采用了精簡指令集（RISC）結構，只有簡潔的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數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算。這些內核指令均為單周期指令，功能強，運行速度快。其次，89C51單片機本身的電源電壓是5V，有兩種低功耗方式：待機方式和掉電方式。正常情況下消耗的電流為24mA，在待機狀態(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單片機不可比擬的。正因為如此，MSP430MCU更適合應用于使用電池供電的儀器、儀表類產品中。再次，89C51單片機由于其內部總線是8位的，其內部功能模塊基本上都是8位的，雖然經(jīng)過各種努力其內部功能模塊有了顯著增加，但是受其結構本身的限制很大，尤其模擬功能部件的增加更顯困難。MSP430MCU基本架構是16位的，同時在其內部的數(shù)據(jù)總線經(jīng)過轉換還存在8位的總線，再加上本身就是混合型的結構，因此對它這樣的開放型架構來說，無論擴展8位的功能模塊，還是16位的功能模塊，即使擴展模/數(shù)轉換或數(shù)/模轉換這類的功能模塊也是很方便的。這也就是MSP430MCU系列產品和其中功能部件迅速增加的原因。最后，在開發(fā)工具方面，對于89C51單片機來說，由于它是最早進入我國的單片機，人們對其非常熟悉，各種開發(fā)工具也非常多，但是都無法實現(xiàn)在線編程；而MSP430MCU，由于引進了Flash型程序存儲器和JTAG技術，不僅使開發(fā)工具變得簡便、價格相對低廉，并且可以實現(xiàn)在線編程。MSP430器件起始價格為0.25美元，典型應用包括實用計量、便攜式儀表、智能傳感和消費類電子產品。

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