詳解定點(diǎn)DSP芯片TMS320F2812實(shí)現(xiàn)快速算法的設(shè)計(jì)方案
2017-10-27 |
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資料介紹
1 TMS320F2812簡(jiǎn)介
TMS320F2812是TI公司的一款用于控制的高性能、多功能、高性?xún)r(jià)比的32位定點(diǎn)DSP芯片。該芯片兼容TMS320LF2407指令系統(tǒng)最高可在150MHz主頻下工作,并帶有18k×16位0等待周期片上SRAM和128k×16位片上FLASH(存取時(shí)間36ns)。其片上外設(shè)主要包括2×8路12位ADC(最快80ns轉(zhuǎn)換時(shí)間)、2路SCI、1路SPI、1路McBSP、1路eCAN等,并帶有兩個(gè)事件管理模塊(EVA、EVB),分別包括6路PWM/CMP、2路QEP、3路CAP、2路16位定時(shí)器(或TxPWM/TxCMP)。另外,該器件還有3個(gè)獨(dú)立的32位CPU定時(shí)器,以及多達(dá)56個(gè)獨(dú)立編程的GPIO引腳,可外擴(kuò)大于1M×16位程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。TMS320F2812采用哈佛總線結(jié)構(gòu),具有密碼保護(hù)機(jī)制,可進(jìn)行雙16×16乘加和32×32乘加操作,因而可兼顧控制和快速運(yùn)算的雙重功能。
通過(guò)對(duì)TMS320F2812定點(diǎn)DSP芯片合理的系統(tǒng)配置和編程可實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)算,本文著重對(duì)此加以說(shuō)明。
2 TMS320F2812基本系統(tǒng)配置
2. 1 TMS320F2812時(shí)鐘
TMS320F2812的片上外設(shè)按輸入時(shí)鐘可分為如下4個(gè)組:
?。?)SYSOUTCLK組:包括CPU定時(shí)器和eCAN總線,可由PLLCR寄存器動(dòng)態(tài)地修改;
(2)OSCCLK組:主要是看門(mén)狗電路,由WDCR寄存器設(shè)置分頻系數(shù);
?。?)低速組:有SCI、SPI、McBSP,可由LOSPCP寄存器設(shè)置分頻系數(shù);
?。?)高速組:包括EVA/B、ADC,可由HISPCP寄存器設(shè)置分頻系數(shù)。
為了使系統(tǒng)具有較快的工作速度,除了定時(shí)器和SCI等少數(shù)需要低速時(shí)鐘的地方,其它外設(shè)均可以150MHz時(shí)鐘工作。
2.2 存儲(chǔ)空間
圖1 所示是TMS320F2812的內(nèi)部存儲(chǔ)空間映射圖。TMS320F2812為哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)的DSP,即在同一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可同時(shí)進(jìn)行一次取指令、讀數(shù)據(jù)和寫(xiě)數(shù)據(jù)的操作。在邏輯上有4M×16位程序空間和4M×16位數(shù)據(jù)空間,但物理上已將程序空間和數(shù)據(jù)空間統(tǒng)一為一個(gè)4M×16位的存儲(chǔ)空間,各總線按優(yōu)先級(jí)由高到低的順序?yàn)椋簲?shù)據(jù)寫(xiě)、程序?qū)憽?shù)據(jù)讀、程序讀。其中由CY7C1041擴(kuò)展的256k×16位SARAM位于Zone 6(0x100000~0x13FFFF),存取時(shí)間不小于12ns;128k×16位FLASH空間(0x3D8000~ 0x3F7FFF)取指時(shí)間不小于36ns。為了盡可能提高器件的工作速度,在對(duì)FLASH寄存器編程使其在較高速度下工作的同時(shí),可將時(shí)間要求比較嚴(yán)格的程序(如時(shí)延計(jì)算子程序、FIR濾波子程序等)、變量(如FIR濾波器系數(shù)、自適應(yīng)算法的權(quán)向量等)各堆??臻g搬移到H0、L0、L1、M0、M1空間來(lái)運(yùn)行。
2.3 中斷
TMS320F28x系列DSP片上都有非常豐富的外設(shè),每個(gè)片上外設(shè)均可產(chǎn)生1個(gè)或多個(gè)中斷請(qǐng)求。中斷由兩級(jí)組成,其中一級(jí)是PIE中斷,另一級(jí)是CPU中斷。CPU中斷有32個(gè)中斷源,包括RESET、NMI、EMUINT、ILLEGAL、12個(gè)用戶定義的軟件中斷USER1~USER12和16個(gè)可屏蔽中斷(INT1~I(xiàn)NT14、RTOSINT和DLOGINT)。所有軟件中斷均屬于非屏蔽中斷。由于CPU沒(méi)有足夠的中斷源來(lái)管理所有的片上外設(shè)中斷請(qǐng)求,所以在TMS320F28x系列DSP中設(shè)置了一個(gè)外設(shè)中斷擴(kuò)展控制器(PIE)來(lái)管理片上外設(shè)和外部引腳引起的中斷請(qǐng)求。
PIE中斷共有96個(gè),被分為12個(gè)組,每組內(nèi)有8個(gè)片上外設(shè)中斷請(qǐng)求,96個(gè)片上外設(shè)中斷請(qǐng)求信號(hào)可記為INTx.y(x=1,2,…,12;y=1,2,…,8)。每個(gè)組輸出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)給CPU,即PIE的輸出INTx(x=1,2,…,…12)對(duì)應(yīng)CPU中斷輸入的INT1~I(xiàn)NT12。TMS320F28x系列DSP的96個(gè)可能的PIE中斷源中有45個(gè)被TMS320F2812使用,其余的被保留作以后的DSP器件使用。
ADC、定時(shí)器、SCI編程等均以中斷方式進(jìn)行,可提高CPU的利用率。
2.4 復(fù)位引導(dǎo)
圖2所示是TMS320F2812的片上引導(dǎo)ROM空間映射。其此導(dǎo)程序配置在圖2中的0x3FFC00~0x3FFFBF,根據(jù)圖1,設(shè)置VMAP=1,MP/MC=0,ENPIE=0,復(fù)位向量指向片上0x3FFFC0,而片上0x3FFFC0中內(nèi)容為0x3FFC00,即指向圖2中的引導(dǎo)程序。配置表2中的GPIOF4(SCITXDA)=1,則轉(zhuǎn)向FLASH中的0x3F7FF6開(kāi)始執(zhí)行程序,最后在0x3F7FF6片設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令指向用戶程序的開(kāi)始處,以開(kāi)始運(yùn)行用戶程序。由于在實(shí)際應(yīng)用中使用了PIE中斷,因此,在用戶應(yīng)用程序中,應(yīng)首先初始化PIE中斷向量表,然后使能PIE。
TMS320F2812是TI公司的一款用于控制的高性能、多功能、高性?xún)r(jià)比的32位定點(diǎn)DSP芯片。該芯片兼容TMS320LF2407指令系統(tǒng)最高可在150MHz主頻下工作,并帶有18k×16位0等待周期片上SRAM和128k×16位片上FLASH(存取時(shí)間36ns)。其片上外設(shè)主要包括2×8路12位ADC(最快80ns轉(zhuǎn)換時(shí)間)、2路SCI、1路SPI、1路McBSP、1路eCAN等,并帶有兩個(gè)事件管理模塊(EVA、EVB),分別包括6路PWM/CMP、2路QEP、3路CAP、2路16位定時(shí)器(或TxPWM/TxCMP)。另外,該器件還有3個(gè)獨(dú)立的32位CPU定時(shí)器,以及多達(dá)56個(gè)獨(dú)立編程的GPIO引腳,可外擴(kuò)大于1M×16位程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。TMS320F2812采用哈佛總線結(jié)構(gòu),具有密碼保護(hù)機(jī)制,可進(jìn)行雙16×16乘加和32×32乘加操作,因而可兼顧控制和快速運(yùn)算的雙重功能。
通過(guò)對(duì)TMS320F2812定點(diǎn)DSP芯片合理的系統(tǒng)配置和編程可實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)算,本文著重對(duì)此加以說(shuō)明。
2 TMS320F2812基本系統(tǒng)配置
2. 1 TMS320F2812時(shí)鐘
TMS320F2812的片上外設(shè)按輸入時(shí)鐘可分為如下4個(gè)組:
?。?)SYSOUTCLK組:包括CPU定時(shí)器和eCAN總線,可由PLLCR寄存器動(dòng)態(tài)地修改;
(2)OSCCLK組:主要是看門(mén)狗電路,由WDCR寄存器設(shè)置分頻系數(shù);
?。?)低速組:有SCI、SPI、McBSP,可由LOSPCP寄存器設(shè)置分頻系數(shù);
?。?)高速組:包括EVA/B、ADC,可由HISPCP寄存器設(shè)置分頻系數(shù)。
為了使系統(tǒng)具有較快的工作速度,除了定時(shí)器和SCI等少數(shù)需要低速時(shí)鐘的地方,其它外設(shè)均可以150MHz時(shí)鐘工作。
2.2 存儲(chǔ)空間
圖1 所示是TMS320F2812的內(nèi)部存儲(chǔ)空間映射圖。TMS320F2812為哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)的DSP,即在同一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可同時(shí)進(jìn)行一次取指令、讀數(shù)據(jù)和寫(xiě)數(shù)據(jù)的操作。在邏輯上有4M×16位程序空間和4M×16位數(shù)據(jù)空間,但物理上已將程序空間和數(shù)據(jù)空間統(tǒng)一為一個(gè)4M×16位的存儲(chǔ)空間,各總線按優(yōu)先級(jí)由高到低的順序?yàn)椋簲?shù)據(jù)寫(xiě)、程序?qū)憽?shù)據(jù)讀、程序讀。其中由CY7C1041擴(kuò)展的256k×16位SARAM位于Zone 6(0x100000~0x13FFFF),存取時(shí)間不小于12ns;128k×16位FLASH空間(0x3D8000~ 0x3F7FFF)取指時(shí)間不小于36ns。為了盡可能提高器件的工作速度,在對(duì)FLASH寄存器編程使其在較高速度下工作的同時(shí),可將時(shí)間要求比較嚴(yán)格的程序(如時(shí)延計(jì)算子程序、FIR濾波子程序等)、變量(如FIR濾波器系數(shù)、自適應(yīng)算法的權(quán)向量等)各堆??臻g搬移到H0、L0、L1、M0、M1空間來(lái)運(yùn)行。
2.3 中斷
TMS320F28x系列DSP片上都有非常豐富的外設(shè),每個(gè)片上外設(shè)均可產(chǎn)生1個(gè)或多個(gè)中斷請(qǐng)求。中斷由兩級(jí)組成,其中一級(jí)是PIE中斷,另一級(jí)是CPU中斷。CPU中斷有32個(gè)中斷源,包括RESET、NMI、EMUINT、ILLEGAL、12個(gè)用戶定義的軟件中斷USER1~USER12和16個(gè)可屏蔽中斷(INT1~I(xiàn)NT14、RTOSINT和DLOGINT)。所有軟件中斷均屬于非屏蔽中斷。由于CPU沒(méi)有足夠的中斷源來(lái)管理所有的片上外設(shè)中斷請(qǐng)求,所以在TMS320F28x系列DSP中設(shè)置了一個(gè)外設(shè)中斷擴(kuò)展控制器(PIE)來(lái)管理片上外設(shè)和外部引腳引起的中斷請(qǐng)求。
PIE中斷共有96個(gè),被分為12個(gè)組,每組內(nèi)有8個(gè)片上外設(shè)中斷請(qǐng)求,96個(gè)片上外設(shè)中斷請(qǐng)求信號(hào)可記為INTx.y(x=1,2,…,12;y=1,2,…,8)。每個(gè)組輸出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)給CPU,即PIE的輸出INTx(x=1,2,…,…12)對(duì)應(yīng)CPU中斷輸入的INT1~I(xiàn)NT12。TMS320F28x系列DSP的96個(gè)可能的PIE中斷源中有45個(gè)被TMS320F2812使用,其余的被保留作以后的DSP器件使用。
ADC、定時(shí)器、SCI編程等均以中斷方式進(jìn)行,可提高CPU的利用率。
2.4 復(fù)位引導(dǎo)
圖2所示是TMS320F2812的片上引導(dǎo)ROM空間映射。其此導(dǎo)程序配置在圖2中的0x3FFC00~0x3FFFBF,根據(jù)圖1,設(shè)置VMAP=1,MP/MC=0,ENPIE=0,復(fù)位向量指向片上0x3FFFC0,而片上0x3FFFC0中內(nèi)容為0x3FFC00,即指向圖2中的引導(dǎo)程序。配置表2中的GPIOF4(SCITXDA)=1,則轉(zhuǎn)向FLASH中的0x3F7FF6開(kāi)始執(zhí)行程序,最后在0x3F7FF6片設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令指向用戶程序的開(kāi)始處,以開(kāi)始運(yùn)行用戶程序。由于在實(shí)際應(yīng)用中使用了PIE中斷,因此,在用戶應(yīng)用程序中,應(yīng)首先初始化PIE中斷向量表,然后使能PIE。
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