DSP2系统与实验教程_2812初识

第二章TMS320F2812的结构、资源、性能尽管TI公司将其DSP家族沿着2000、5000、6000的道路进行发展，但在TI家族，将其放到了MCU范畴里，处于高性能MCU的低端产品，再往上走就是ARM芯片了。是因为2000系列对于纯数字信号处理方面工作较弱，但芯片集成了大量用于自动化的模块，定时器、PWM、捕获、中断、SCI、SPI、CAN模块等等，更接近于MCU，但2000系列不断地发展，从定点到浮点，双核DSP(PICCOLO系列的28035中的CLA核就是)，功能更集中、管脚的复用率更大、工作频率更高，软件的硬件化更强大，芯片价格更加便宜……【PiccoloF2802x/3x/5x/6x/7x、DelfinoF2833x/F2837x】今天我就给大家介绍一下28系列的经典芯片2812。作为2000系列大家族中的一员，我们不得不提一下2000系列的DSP第一节时钟、复位及JTAG引脚1.1时钟2812是32位的定点DSP，它采用高性能的CMOS技术，他能达到150Mhz的频率，因此他的指令周期（机器周期）为6.67ns。我们怎么得到150Mhz主频？通常常采用外部接入30Mhz的晶振，配上2个24Pf的电容，接入X1/XCLKIN引脚。在经过DSP内部的PLL倍频之后达到150Mhz的主频sysclkout。这个频率一方面通过XCLKOUT引脚输出，另一方面作为系统内其他外设的频率输入。TheXCLKOUTsignalisactivewhenresetisactive.SinceXCLKOUTshouldreflectSYSCLKOUT/4whenresetislow,youcanmonitorthissignaltodetectifthedeviceisbeingproperlyclockedduringdebug.ThereisnointernalpulluporpulldownontheXCLKOUTpin.1.2电源2812采用功耗的设计模式，其内部有三类电压：内核电压：1.8vIO口电压：3.3vFlash编程电压：3.3v现在我们讨论一下IO口电压：如果我们对IO口输入的电压超过3.3v，那么就会烧坏DSP。什么现象能够表征DSP电压被烧坏呢？对简单的是对DSP上电：如果DSP迅速发烫，表示DSP被烧坏了；内核电压：刚才我们讲到，2812最高主频为150Mhz，如果2812的内核电压为1.8v，则2812的最高主频达不到150Mhz，只能是135Mhz，除非将其内核电压升高到1.9v。但我们平时使用的时候，内核电压通常设计成1.8v。第二节内存空间2812的memory一共有分为如下几类：18k*16bitRAM空间：平时在调试和开发的过程中，程序是下载到RAM空间中调试的，但他是点点丢失的128k*16bitFlash空间：当代码开发完毕后下载至Flash空间中保存，掉电不丢失。如何保存至flash为分三步1.CMD划分存储器空间；FLASH初始化（将保存至Flash空间的初始化程序加载到RAM空间中）；bootloader通过flash加载程序；当然我先这里指的是F2812，如果是C2812的话，这里指的是ROM，空间大小不变。2812的RAM空间是这样构成的:2.1RAMH0:8K*16BITL0L1分别为4K*16BITM0M1分别为1K*16BIT一共是18K的RAM空间。除了18K的RAM，他也还有2.2OtherromOTP:1K*16BITBOOtROM:4k*16bit（里面含有软件的启动模式、标准的数学函数库）在编程的变成的时候我们经常用到，RAM和Flash空间，这个日后我们会详细介绍。对于所需的空间较大，我们通过数据和地址总线需要外扩空间，最大能扩1M*16bit。2.3CSM平时，我们为了保护从程序，需要对程序加密，2812也提供了这样的“锁”的功能2812具有128bit安全密钥，它可以保护如下的memory空间:Flash/ROM;OPTROM;L0,L1ROM.通常我们将代码放到flash空间中，因此代码可得到很好保护。这是CCS下的一个烧录界面，我们能够看到有128个密钥，可以按需求进行设置，default是全“1”，【值得强调的是】:再下来写的时候，千万不要将这128bit密码设置为“0”，DSP就会被锁死。其他的密码都可以。对于心学习DSP的时候，要千万记住。另外，同学们买来芯片时候，发现买来芯片时候，这几个界面是灰化的，只有“unlock”是黑色的，这个表示你买回来的DSP是翻新的，别人用过的并且设置了密码；你购买的时候上当了。第三节2812外设前面介绍了2812的主频、端口电压、memory的相关的内容，接下来我们看一下2812的设备1.有3个32bit的CPU定时器,Timer0，Timer1,Timer2.对于用户而言，我们常用Timer0，而Timer1、Timer2是TI保留的2.2812有两个事件管理器，EVA、EVB来实现捕获、发波等操作，后续我们会详细介绍3.2812有16路12BIT的ADC转换器4.1个McBSP，多通道转换接口5.1个增强型CAN2.0单元6.2个串行异步接口SCIASCIIB7.一个串行同步接口SPI这些单元基本上满足了工业控制的要求。接下来我们具体的看一下这些外设：3.1EVAEVB:2812有两个时间管理模块。他就像两个双胞胎一样有同样功能的定时器、比较单元和捕获单元。只是命名不同而已。每个时间管理器又含有1）2个通用定时器；EVA(TI\T2)2）3个全比较单元（comp1~comp3，comp4~comp6）对应PWM1-PWM6,PWM7~PWM126个PWM输出引脚；分别含有——比较寄存器comp1~comp3（存放比较值），比较控制寄存器comconA，comconB（比较使能、输出使能），比较方式寄存器ACTRA\ACTRB（高电平还是低电平有效）3）3个捕获单元（CAP1~CAP3CAP4~CAP6）：4）一个QEP正交编码电路：光电码盘信号可以得到电机的转速、位置等信号。通用定时器和全比较单元配合可以产生3组PWM波形，共有6路互补的PWM波形。学过电力电子的可以知道，对于三相桥式电路，同一桥臂两管要互补导通，配上死区控制就可以了。3.2模数转换模块（ADCConverter）下面我们来了解一下模数转换模块。ADC顾名思义就是模拟量转换成数字量的模块，他可将温度、湿度、电压、电流的模拟信号经过signalcondition之后转换成DSP合适的电平输入DSP后转换成数字量进行数字处理。他有一个12bit的ADC，2组一共16通道（SOCA,SOCB）；2个S-H采样保持器。最大转换品路12.5Mbps，最小转换时间是80ns。1）说ADC有12bit，其实说的是他理论上的，但在实际工作中他能达到9~10位；2）针对ADC转换精度低的问题，我们给出了一些解决方案：A）硬件上可以进行“1v”“2v”基准电压校准，实现y=kx+b，初始化时候调用一次B）软件上对输入的信号进行滤波，去掉直流偏移量；C）283系列中已经过除了改进，只需要调用存在bootrom中ADC-CAL()函数即可，这个函数保存了每个DSP出厂时候的对ADC模块的参数。D）如果要求ADC的采样精度非常高的话，那么你就要考虑外界AD采样了E）需要注意的是：给AD所加的信号的电平范围在0~3V之间。对于新用户而言非常重要3.3串行通讯接口（SerialCommunicationInterface）1）2812有2个SCI，SCIA、SCIB.2）SCI采用双线通讯，(SCIRXD、SCITXD)，可实现半双工、全双工的通信3）他是标准的串行异步接口，UART，可以支持RS232、RS4854）通过编程可支持64K种波特率5）并且他有16级深度FIFO，从而降低CPU的开销日后随着课程进行我们会进一步介绍他3.4行外围设备接口（SerialPeripheralInteface）1）2812的SPI可以工作下：主模式或者从模式，具体的工作方式我们可通过就编程实现2）通过变成SPI只能实现125种波特率3）SPI可以实现全双工的工作模式，接收和发送同时进行4）16级深度的FIFO5）我们可以通过SPI外扩一些设备，通常是板间通讯，可外扩AD、DA、LCD及其他的CPU有时候控制的时候DSP与FPGA配合使用，DSP与FPGA的通讯就是选用的SPI6）有空闲线多处理器模式和地址位多处理器模式3.5局域网通信控制器(Ecan)这里的CAN模块完全支持CAN2.0B的协议1）其中2.0A给出了CAN报文标准格式,而2.0B给出了标准的和扩展的两种格式11bit和29bit2）最高可支持1Mbit/S的通信速率，数据传输距离较长，抗干扰能力很好，最初是由宝马公司提出的。现在汽车领域、工业自动化领域有多广泛的应用3）2812的CAN模块由32个可编程的邮箱，每个邮箱都可设置为收件邮箱和发送邮箱4）它具有低功耗模式，具有总线唤醒模式和自动应答远程请求消息等功能，具体到了CAN模块的章节我们详细介绍5）总之，CAN的内容非常多，CAN的协议看到最后几乎是晕头转向的，但具体应用的时候会非常简单，他有自己固定的模式。第四节2812的封装1.BGA(球星阵列179pin):优点是可以做的很小，焊焊接起来非常麻烦，焊接成本非常贵，手工焊接几乎不可能，需要共专门的机器也焊接，市面上焊接一个芯片需要1、200块钱2.LQPF(扁平引脚封装，176pin)：通常使用这个封装的。第五节仿真方面1.2812支持在线JTAG端口2.2812JTAG支持14pin，如果插反容易导致仿真器被烧毁，对于DSP的影响不大3.通常在第6pin是NC空闲脚，被拔出了，在仿真器上的第6叫上插入，可以防反插4.可以通过插头引脚来做到防反插，通常使用犀牛头引脚