第二讲TMS320F281xDSP控制器的总体结构

第二章TMS320X2812的结构、资源及性能◆本章内容：2.1DSP的性能指标DSP芯片引脚及其功能2.2DSP片内硬件资源片内FLASH和OTP存储器2.3时钟与系统控制32位CPU定时器2.4通用输入/输出GPIO2.5外设中断扩展PIE2.6中央处理器单元2.1TMS320F2812的性能指标◆F2812的主要特点：■采用高性能的静态CMOS技术，时钟频率可达150MHz（6.67ns）；核心电压：1.8V；I/O口电压和Flash编程电压：3.3V■32位CPU，可实现16×16位和32×32位乘法操作，哈佛总线结构，寻址程序空间可达4MB，寻址数据空间可达4GB■采用PLL来控制系统各模块所需频率■3个32位的CPU定时器和适合电机等控制的事件管理模块EVA和EVB■很强的外围通信功能，包括同步串行口SPI，通用异步串行口SCI，增强的eCAN和多通道缓存串行口MCBSP■16个通道、12位精度的A/D转换器■56个多路通用输入/输出(GPIO)引脚等等2.1TMS320F2812的性能指标特征F2810F2812指令周期（150MHz）6.67ns6.67nsSRAM（16位/字）18K18K3.3V片内Flash（16位/字）64K128K片内Flash/SRAM的密钥有有BootROM有有掩膜ROM有有外部存储器接口无有事件管理器A和B（EVA和EVB）EVA、EVBEVA、EVB*通用定时器44*比较寄存器/脉宽调制1616*捕获/正交解码脉冲电路6/26/2看门狗定时器有有12位的ADC有有*通道数1616F2810和F2812的硬件特征（1）F2810和F2812的硬件特征（2）特征F2810F281232位的CPU定时器33串行外围接口有有串行通信接口（SCI）A和BSCIA、SCIBSCIA、SCIB控制器局域网络有有多通道缓冲串行接口有有数字输入/输出引脚（共享）有有外部中断源33供电电压核心电压1.8VI/O电压3.3V核心电压1.8VI/O电压3.3V封装128针PBK179针GHH，176针PGF温度选择：A：-40℃~+85℃S：-40℃~+125℃PBK仅适用于TMSPGF和GHH仅适用于TMSTMS320F281x芯片引脚及其功能了解引脚信号名称、功能、特性、状态图1TMS320F2812的顶视图F2812-176引脚封装底视图◆F281x的引脚1、GPIO(GeneralPurposeInput/Outputpin)：56个，既可作为一般的数字I/O口，又可作为外设功能引脚，如PWM、eCAN等2、外部存储器接口XINTF：45个3、电源和地：38个4、A/D转换相关：23个5、JTAG接口有关：7个所有数字输入引脚的电平均与TTL兼容，输出引脚均为3.3VCMOS电平，输入不能承受5V电压上拉电流/下拉电流均为100μA（20μA）所有引脚的输出缓冲器驱动能力（有输出功能的）典型值是4mA。2.2DSP片内硬件资源TMS320F281x主要由C28x核的CPU（C28xCPU）、系统时钟控制模块（系统控制部分）、事件和外设管理模块（EVA、EVB和外设中断控制等），片内存储模块（FLASH、ROM、RAM等）、CPU定时器模块(CPU定时器)、12位A/D转换模块（12bitADC）、扩展接口模块（扩展接口）、以及内部总线等构成。图2F281x片内外设连接框图外部扩展总线和内部总线扩展接口：A18-A0和D15-D0是表示2812外部扩存储器的能力，2812外扩的存储空间最大是219*16bit（512K）。F281x的内部存储器空间被分成了2块，一块是程序空间，一块是数据空间，对它们的访问通过地址总线和数据总线进行。281x的存储器接口具有3条地址总线和3条数据总线。①PAB（ProgramAddressBus）：32位程序地址总线，用于传送程序空间的读写地址。②DRAB（Data-ReadAddressBus）：32位数据读地址总线，用于传送数据空间的读地址。③DWAB（Data-WriteAddressBus）：32位数据写地址总线，用于传送数据空间写地址。④PRDW（Program-ReadDataBus）：32位程序读数据总线，用于传送读取程序空间时的指令或者数据。⑤DRDB（Data-ReadDataBus）：32位数据读数据总线，用来读取数据空间的数据。⑥DWDB（Data/Program-WriteDataBus）：32位数据/程序写数据总线，向数据空间/程序空间写相应的数据。128K×16位FLASH18K×16位RAM：分成M0，M1（4k）、L0，L1（1k）和H0（8k）5块1K×16位OTPROM4K×16位BootROMBootROM出厂时固化了BootLoader软件，根据引导信号确定上电引导装载方式，可从Flash引导装载程序，也可从外部存储器引导程序包括一些标准的数学运算表（数学函数库）等。F2812内存TMS320F2812存储空间的映射SP复位时指向M1块的起始地址；FLASH存储器由4个8K×16位的扇区和6个16K×16位的扇区组成，用户可对其中任何一个扇区进行擦除、编程和校验18K×16位RAM：分成M0，M1（4k）、L0，L1（1k）和H0（8k）5块外部存储器XINTF提供5个扩展地址空间（Zone0、1、2、6、7），每个空间设置一个片选（低电平有效）XINTF外部引脚有16位数据总线访问数据、19位地址总线访问程序。XINTF访问时序分成三个阶段1、起始阶段2、激活阶段3、收尾阶段DSP片内FLASH和OTP存储器片内Flash存储器的特点可映射到程序空间或数据空间程序可分成多段，代码安全保护（CSM）低功耗模式流水线模式可提高线性代码执行效率OTP存放工程和制造信息，余下空间，用户可以用来存放自己的代码或数据CSM：代码安全模块可以防止未被授权的人看到内存储器里的内容，同时防止收安全保护的代码被修改和复制。（FLASH、RAM、OTP）Flash和OTP存储器功耗模式睡眠（sleep）模式或复位模式：功耗最低备用（standby）模式：在该状态或睡眠模式下进行CPU读或取操作，将自动使DSP工作模式变为活跃模式活跃（active）模式或读模式：功耗最高CPU对Flash/OTP的操作，形式32位取指令16或32位数据空间读取16位程序空间读片内Flash和OTP存储器的配置寄存器名称地址功能描述FOPT0x00000A80Flash选择寄存器Reserved0x00000A81保留FPWR0x00000A82Flash电源方式寄存器FSTATUS0x00000A83状态寄存器FSTDBYWAIT0x00000A84Flash睡眠到待机等待寄存器FACTIVEWAIT0x00000A85Flash待机到活动等待寄存器FBANKWAIT0x00000A86Flash读访问等待状态寄存器FOTPWAIT0x00000A87OTP读访问等待状态寄存器Flash和OTP存储器的工作状态通过配置寄存器进行设置注意：执行Flash寄存器配置任务的代码不能放在Flash或OTP存储器中执行，而应放在其他的RAM存储器空间中。而且当Flash或OTP存储器中正在运行程序时，也不要对Flash或OTP寄存器进行操作，程序结束后才可以进行操作。在Flash/OTP中运行的代码可以读Flash寄存器中的内容，但不要将内容写进去，要避免时序上的混乱。锁相环PLL振荡器OSC时钟看门狗WD给DSP做“身体检查”维持其正常工作的。2.3F281x的时钟及系统控制1、振荡器OSC和PLL模块（P38）F2812内的振荡器和PLL模块PLL模式说明SYSCLKOUTPLL禁止复位时如果XPLLDIS引脚是低电平，则PLL完全被禁止。处理器直接使用引脚X1/XCLKIN输入的时钟信号。XCLKINPLL旁路上电时的默认配置，如果PLL没有被禁止，则PLL将变成旁路，在X1/XCLKIN引脚输入的时钟经过2分频后提供给CPU。XCLKIN/2PLL使能使能PLL，在PLLCR寄存器中写入一个非零值n(P39)(XCLKIN×n)/2PLL配置模式F2812内部各种时钟信号产生情况SYSOUTCLK组：CPU定时器和eCAN总线OSCCLK：看门狗电路低速组：SCI、SPI、McBSP高速组：EVA、EVB、ADC片上外设按输入时钟划分PCLKCR:外设时钟控制寄存器SYSCR：系统控制寄存器PLLCR：PLL控制寄存器HISPCP：高速片上外设分频器LOSPCP：低速片上外设分频器与PLL、时钟配置相关的寄存器（P36-P39）高速外设时钟寄存器（HISPCP）15320ReservedHSPVALR-0R/W-001如果HISPCP不等于0，HSPCLK=SYSCLKOUT/(HISPCP×2)如果HISPCP等于0，HSPCLK=SYSCLKOUT低速外设时钟寄存器（LOSPCP）15320ReservedLSPVALR-0R/W-001如果LOSPCP不等于0，LSPCLK=SYSCLKOUT/(LOSPCP×2)如果LOSPCP等于0，LSPCLK=SYSCLKOUTDIV=000：旁路方式DIV=0001B～1010B，对应表中n=1～10DIV=1011B～1111B，保留15430ReservedDIVR-0R/W-0PLL控制寄存器（PLLCR）用来监视DSP程序的运行情况。当系统进入不可预知的状态而造成“死机”时，WD将产生一个复位操作，从而使DSP进入一个已知的起始位置重新运行。看门狗CPU定时器1、什么是定时器？（计时工具）F2812内部有3个32位的CPU定时器：Time0、Time1、Time2（系统保留）2、CPU定时器内部结构（P43）定时器的工作示意图TIMCLK值如何确定？1）给PRDH:PRD赋值2）装载TIMH:TIM3）每隔一个TIMCLK计数器的值减少1，一直减到0完成一个周期的计数。1）给TDDRH:TDDR赋值2）装载PSCH:PSC3）每隔一个SYSCLKOUTPSCH:PSC值减少1，直到为0，就会输出一个TIMCLK。计数器每走一步所需要的时间：CPU一个周期所计量的时间为：其中：X为系统时钟SYSCLKOUT的值（MHz）。3、定时器寄存器（书本P44-P45）2.4通用输入/输出I/O口（GPIO）（P45）GPIO：通用输入输出（56个）；GPIO引脚是多功能复用的，即可作为数字I/O口，也可作为特殊功能接口（如SCI、SPI）。GPIO分A、B、D、E、F、G六组，通过GPxMux、GPxDIR、GPxQUAL寄存器进行控制。如果GPIO配置为数字I/O，则可通过GPxDAT、GPxSET、GPxCLEAR、GPxTOGGLE寄存器对其引脚进行操作。GPxDAT：GPIOx数据寄存器GPxSET：GPIOx置位寄存器GPxCLEAR:GPIOx清楚寄存器GPxTOGGLE:GPIOx取反寄存器GPxMux：GPIOx功能控制选择寄存器GPxDIR：GPIOx方向控制寄存器GPxQUAL：GPIOx输入限定寄存器控制数字x:A\B\D\E\F\GGPxMux：GPIOx功能选择控制寄存器•每各I/O口都有一个对应的功能选择寄存器位，控制该口位特殊功能口或通用数字I/O口；•如：•GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.PWM1_GPIOA0=0;//设置GPIOA0口为数字I/O口•GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.PWM1_GPIOA0=1;//设置GPIOA0口为特殊功能口（PWM1输出口）GPxDIR：GPIOx方向控制寄存器•每各I/O口都有一个对应的方向控制寄存器位，控制该口输入输出方向；•如：•GpioMuxRegs.GPADIR.bit.GPIOA0=0;//设置GPIOA0口为数字输入口•Gp