1、DSP技術(shù)應用 南京航空航天大學 自動化學院,有關(guān)本課程學習的幾點建議,本課程是一門實踐性、應用性很強的學科 僅僅聽懂還不夠,重在培養(yǎng)動手能力,硬件/軟件同樣重要、不可偏廢 硬件是系統(tǒng)的基礎,軟件是系統(tǒng)的靈魂,本課程的前期基礎課程是 數(shù)字電路、微機原理、單片機原理及應用、數(shù)字信號處理 這方面知識掌握得不夠好的請自己補上,預習、聽課、復習、作業(yè)、實驗環(huán)環(huán)都重要 用科學的方法學習,TMS320F28335概述,1. DSP介紹 2. TMS320F28335結(jié)構(gòu) 3. TMS320F28335中斷系統(tǒng) 4.TMS320F28335內(nèi)存映射/BOOTROM 5.F28335時鐘與控制系統(tǒng) 6.F28

2、335 I/O口 7.F28335的串行通信接口(SCI),1.DSP介紹(1)DSP芯片的分類,DSP芯片主要可以按照下列兩種方式進行分類。 按數(shù)據(jù)格式分 定點DSP芯片 浮點DSP芯片 按用途分 通用型DSP芯片 專用型DSP芯片,(2)DSP芯片的應用,(1) 信號處理如數(shù)字濾波、自適應濾波、快速傅立葉變換、相關(guān)運算、譜分析、卷積、模式匹配、加窗、波形產(chǎn)生等； (2) 通信如調(diào)制解調(diào)器、自適應均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、回波抵消、多路復用、傳真、擴頻通信、糾錯編碼、可視電話等； (3) 語音如語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強、說話人辨認、說話人確認、語音郵件、語音存儲等； (4) 圖

3、形/圖像如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強、動畫、機器人視覺等；,DSP芯片的應用,(5) 軍事如保密通信、雷達處理、聲納處理、導航、導彈制導等； (6) 儀器儀表如頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理等； (7) 自動控制如引擎控制、聲控、自動駕駛、機器人控制、磁盤控制等； (8) 醫(yī)療如助聽、超聲設備、診斷工具、病人監(jiān)護等； (9) 家用電器如高保真音響、音樂合成、音調(diào)控制、玩具與游戲、數(shù)字電話/視等。,DSP的應用正在日益發(fā)展,PDA,巡航導彈,移動通信系統(tǒng),80%的手機采用了TI的DSP Core,還可以舉出很多例子,醫(yī)院用的B超、CT、核磁共振,衛(wèi)星遙感遙測,天氣預報、地

4、震預報、地震探礦,風洞試驗,數(shù)字化士兵、數(shù)字化戰(zhàn)爭,.,DSP的應用領(lǐng)域取決于設計者的想象空間,C2000 DSP,以達到0.05mW/MIPs的最低 功耗性能比而具有最長的電池 壽命。 最佳的代碼密度 兼容C54x DSP軟件,工作頻率將達到1.1GHz 最好的DSP編譯器, 便于 使用 兼容C62x DSP軟件,可擴展性能達到400MIPs 最佳的C/C+ 控制代碼效率 兼容C24x DSP軟件,C5000 DSP,C6000 DSP,Motor Control DSP,Personal DSP,Broadband Infrastruc-ture DSP,TI公司主推的三大DSP系列,C2

5、000系列DSP,子系列,C2xx子系列：16位定點DSP、20MIPS 代表器件：TMS320F206PZ C24x子系列：16位定點DSP、20MIPS 代表器件：TMS320F240 LF240 xA子系列：16位定點DSP、40MIPS 代表器件：TMS320LF2407A F28x子系列：32位定點DSP、150MIPS 代表器件：TMS320F2812、TMS320F2810 F283x子系列：32位浮點DSP、150MIPS 代表器件：TMS320F28335,Up To 40 MIPS,Control Performance,High-Precision Control,Mul

6、ti-Function, Appliance ,2,3,4,5,1,加速 Flash 執(zhí)行速度流水線,CCS編程插件,Code Security Module (CSM),受CSM保護的存儲區(qū)：L0、L1、OTP、Flash 在受保護區(qū)域里面運行的程序才能讀寫限制區(qū)的數(shù)據(jù) 任何其他的數(shù)據(jù)讀寫都被拒絕: JTAG 調(diào)試, ROM 引導, 運行在片外或者片內(nèi)非保護區(qū)的程序,CSM Registers,CSM的安全解鎖,上電或者復位的時候CSM被鎖的 CSM的解鎖: 對FLASH的每個密碼執(zhí)行一次啞讀操作（8次） 往8個KEY寄存器寫入正確的密碼 新的Flash器件 (PWL 都是 0 xFFFF)

7、: 對PWL進行一次讀寫，使得器件工作在非鎖定模式,volatile int *CSM=0 x000AE0； volatile int *PWL=0 x3F7FF8； volatile int tmp; Int I; /啞讀密碼位置8次 For (i=0;i8;i+) tmp=PWL+; /讓KEY寄存器寫密碼 Asm(“ EALLOW”) *CSM+=PAWWWORD0; *CSM+=PAWWWORD7; Asm (“EDIS”),TMS320F28335 SCI 引導函數(shù),代碼從SCIA或者XINTF傳輸?shù)絻?nèi)部 僅支持8位的輸入數(shù)據(jù)流 SCI自動波特率特性 較低波特率(防止自鎖）,TMS3

8、20F28335 并行引導函數(shù),GPIO-D6,GPIO-D5,1,2,3,4,5,6,1: GPIO6拉低表示準備好接受數(shù)據(jù) 2: 主機拉低GPIO5拉低通知DSP數(shù)據(jù)準備好，DSP的Bootloader等待主機將數(shù)據(jù)發(fā)送到GPIOB 3: DSP拉高GPIO6通知主機完成讀操作 4: DSP等待主機拉高GPIO5確認DSP操作 5: DSP拉低GPIO6指示傳送更多的數(shù)據(jù),TMS320F28335 SPI Boot Loader Function,TMS320F28335 SPI,Serial EEPROM DIN DOUT CLK /CS,SPI - MOSI,SPI - SOMI,SP

9、I - CLK,GPIO F3,ST M95080 see Module 7,1、支持8bit寬度，不支持16bit寬度 2、Boot ROM的數(shù)據(jù)必須被放在0地址,5.F28335 時鐘與控制系統(tǒng),TMS320F28335 Osc / PLL 時鐘模塊PLLCR 7021h,PLLCR bits 15:4 reserved,crystal,PLL Clock Module 4-bit PLL Select,X1 /CLKIN,X2,XTAL OSC,Watchdog Module,PLLCLK,OSCCLK,TMS320F28335 Core,CLKIN,MUX,XF_XPLLDIS,1,0

10、,SYSCLKOUT,HSPCLK,LSPCLK,1、PLL旁路 2、PLL使能,外設時鐘控制寄存器PCLKCR 701Ch,高/低速外設時鐘預定標寄存器HISPCP 701Ah / LOSPCP 701Bh,看門狗定時器,如果CPU崩潰，則復位系統(tǒng) 看門狗計數(shù)器獨立與CPU 如果計數(shù)器溢出則復位或中斷被觸發(fā) 為防止計數(shù)器溢出，CPU必須周期性的向看門狗KEY寄存器寫入0X55+0XAA序列 在 復位之后 (30 M外部時鐘)3ms之內(nèi)看門狗必須被啟用或者禁止,看門狗定時器模塊,6 - Bit Free - Running Counter,CLR,/2,/4,/8,/16,/32,/64,OS

11、CCLK,System Reset,101,100,011,010,001,000,111,110,8 - Bit Watchdog Counter,CLR,One-Cycle Delay,Watchdog Reset Key Register,55 + AA Detector,Good Key,Bad Key,1 0 1,/,/,3,3,WDCR . 2 - 0,WDCR . 6,WDPS,WDDIS,WDCR . 7,WDFLAG,WDCNTR . 7 - 0,WDKEY . 7 - 0,WDCR . 5 - 3,WDCHK 2-0,Bad WDCR Key,Output Pulse,WD

12、RST,WDINT,SCSR .1,WDENINT,SCSR . 0,WDOVERRIDE,看門狗定時控制寄存器 WDCR 7029h,WDFLAG,WDDIS,7,6,5,4,3,2,1,0,WDCHK1,WDCHK0,WDPS2,WDPS1,WDPS0,WDCHK2,Logic Check Bits Write as 101 or reset immediately triggered,WD Prescale Selection Bits,Watchdog Disable Bit (Functions only if WD OVERRIDE bit in SCSR is equal to

13、1),reserved,15 - 8,WD Flag Bit Gets set when the WD causes a reset Writing a 1 clears this bit Writing a 0 has no effect,看門狗復位密鑰寄存器 WDKEY 7025h,允許寫入的數(shù)值: 55h 在AAH之后的寫入55使能計數(shù)器 AAh 如果復位使能則計數(shù)器清零 寫入其他任何值將復位CPU,reserved,D7,7,6,5,4,3,2,1,0,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,15 - 8,WDKEY 寫操作,Sequential Step 1 2 3 4 5 6 7

14、 8 9 10 11,Value Written to WDKEY AAh AAh 55h 55h 55h AAh AAh 55h AAh 55h 23h,Result No action No action WD counter enabled for reset on next AAh write WD counter enabled for reset on next AAh write WD counter enabled for reset on next AAh write WD counter is reset No action WD counter enabled for r

15、eset on next AAh write WD counter is reset WD counter enabled for reset on next AAh write CPU reset triggered due to improper write value,系統(tǒng)控制和狀態(tài)寄存器SCSR 7022h,WD Enable Interrupt,WD Interrupt Status (read only),0 = active 1 = not active,0 = WD generates a DSP reset 1 = WD generates a WDINT interrupt

16、,低功耗模式,Low Power Mode,CPU Logic Clock,Peripheral Logic Clock,Watchdog Clock,PLL / OSC,Normal Run IDLE STANDBY HALT,on off off off,on on off off,on on on off,on on on off,低功耗方式控制0寄存器LPMCR0 701Eh,Low Power Mode Selection,00 = Idle 01 = Standby 1x = Halt,低功耗模式控制1寄存器LPMCR1 701Fh,0,WDINT,SCIRXB,C2TRIP,C5

17、TRIP,T3CTRIP,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,XINT1,XNMI,T2CTRIP,T1CTRIP,C3TRIP,T4CTRIP,C4TRIP,C1TRIP,C6TRIP,SCIRXA,CANRXA,IDLE STANDBY HALT,Exit Interrupt,Low Power Mode,Enabled Peripheral Interrupts,Note: External or Wake up include XINT1, PDPINT, TxCTRIP, CxTRIP NMI, CAN, SPI, SCI, WD,低功耗模式退出,

18、6.F28335 I/O口,TMS320F28335 GPIO MUX/DIR 寄存器,TMS320F28335 GPIO 寄存器結(jié)構(gòu),TMS320F28335 GPIO 引腳分配,Note: GPIO are pin functions at reset,GPIO A, B, D, E include Input Qualification feature,TMS320F28335 GPIO 功能框圖,1,0,MUX Control Bit 0 = I/O Function 1 = Primary Function,Pin,Primary Peripheral Function,I/O DA

19、T Bit (R/W),In,Out,I/O DIR Bit 0 = Input 1 = Output,GPxMUX,GPxDIR,GPxDAT,GPxSET GPxCLEAR GPxTOGGLE,Some digital I/O and peripheral I/O input signals include an Input Qualification feature,TMS320F28335 GPIO 數(shù)據(jù)寄存器,7.F28335的串行通信接口(SCI),F28335 SCI 模塊特點,2個外部引腳：SCITXD/SCIRXD 2種工作模式：全雙工、半雙工 波特率：可編程達到64K不同的

20、速率 雙緩沖接受發(fā)送模式 16級發(fā)送接受 FIFO（發(fā)送8bit、接受16bit） 自動波特率檢測硬件邏輯 2個喚醒多處理器模式 空閑線 地址位,F28335 SCI 通信模塊,SCITXBUF,TXSHF,SCI Device #1,SCIRXD,SCITXD,SCITXD,SCIRXD,SCI Device #2,8,SCIRXBUF,RXSHF,8,SCITXBUF,TXSHF,8,SCIRXBUF,RXSHF,8,全雙工,SCI-A 可編程數(shù)據(jù)格式,Start,LSB,2,3,4,5,7,MSB,Parity,Stop 1,Addr/ Data,6,只在地址模式種有效,Stop 2,N

21、RZ (nonreturn to zero) format,Start Bit,LSB of Data,多數(shù)表決,Falling Edge Detected,SCIRXD,SCICLK (Internal),123456781234567812,Note: 8 SCICLK/每個數(shù)據(jù)位,多處理器喚醒方式,允許一個處理器在同一個串行線上有效的向其他處理器發(fā)送數(shù)據(jù)塊 2種模式：地址線空閑；地址位 操作順序 設置 SLEEP = 1, 當?shù)刂繁粰z測的時候處理器才能被中斷，軟件清零 所有的傳輸都是以地址幀開始 接收到的地址幀臨時喚醒所有BUS上的處理器 處理器比較收到的SCI地址與本身的SCI地址（匹

22、配） 只有當?shù)刂菲ヅ涞臅r候處理器才開始接受數(shù)據(jù),空閑線多處理器方式,幀內(nèi)塊的空閑塊 在SCIRXD 變高10個位（或更多）之后， 接收器在下降沿之后被喚醒 2種發(fā)送快啟動信號 前一數(shù)據(jù)塊的最后一幀的發(fā)送與下一數(shù)據(jù)塊的地址幀的發(fā)送之間時間延長，能產(chǎn)生一段10bit或更長的空閑時間 設置TXWAKE（SCICTL1.3）=1，產(chǎn)生11bit的空閑時間,Last Data,ST,SP,ST,Data,SCIRXD/ SCITXD,幀內(nèi)塊,SP,SP,Last Data,ST,Addr,SP,=10；10 的空閑周期,=10；10 的空閑周期,地址幀 跟隨10bit或 更多位空閑周期后,第一個數(shù)據(jù)幀,

23、SP,ST,Addr,空閑周期10,地址位喚醒方式,所有幀都包含一個額外的地址位，判決地址/數(shù)據(jù) 當?shù)刂肺槐粰z測到的時候喚醒 只要在SCITXBUF寫入地址前置位TXWAKE=1，自動設置幀內(nèi)數(shù)據(jù)/地址的設定,Last Data,ST,ST,Data,SCIRXD/ SCITXD,Block of Frames,SP,SP,Last Data,ST,Addr,SP,空閑周期 無特別限制,塊中首個幀 是地址位 地址位=1,第一個數(shù)據(jù)幀,0,1,0,0,SP,在停止位前無額外 的空閑位,SCI-A 寄存器,AddressRegisterName 0 x007050SCICCRSCI-A 通信控制寄

24、存器 0 x007051SCICTL1SCI-A 控制寄存器1 0 x007052SCIHBAUDSCI-A 波特率寄存器，高位 0 x007053SCILBAUDSCI-A 波特率寄存器，低位 0 x007054SCICTL2SCI-A 控制寄存器2 0 x007055SCIRXSTSCI-A 接受狀態(tài)寄存器 0 x007056SCIRXEMUSCI-A 接受仿真數(shù)據(jù)寄存器 0 x007057SCIRXBUFSCI-A 接受數(shù)據(jù)寄存器 0 x007059SCITXBUFSCI-A 發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器 0 x00705ASCIFFTXSCI-A FIFO 發(fā)送寄存器 0 x00705BSCIFFR

25、XSCI-A FIFO 接受寄存器 0 x00705CSCIFFCTSCI-A FIFO 控制寄存器 0 x00705FSCIPRISCI-A 極性控制 寄存器,SCI-A 通信控制寄存器 SCICCR0 x007050,ADDR/IDLE MODE,STOP BITS,EVEN/ODD PARITY,PARITY ENABLE,LOOP BACK ENABLE,SCI CHAR2,SCI CHAR1,SCI CHAR0,0 = 1 Stop bit 1 = 2 Stop bits,0 = Odd 1 = Even,0 = Disabled 1 = Enabled,0 = Disabled 1

26、 = Enabled,0 = Idle-line mode 1 = Addr-bit mode,7,6,5,4,3,2,1,0,# of data bits = (binary + 1) e.g. 110b gives 7 data bits,SCI-B Communications Control Register (SCICCR) 0 x007750,SCI-A 控制寄存器 1SCICTL1 0 x007051,TXWAKE,reserved,RX ERR INT ENA,SW RESET,reserved,SLEEP,TXENA,RXENA,0 = Receive Error Inter

27、rupt disabled 1 = Receive Error Interrupt enabled,Write 0 = Reset SCI Write 1 = release from Reset,Transmitter wakeup method select 1 = wakeup mode depends on SCICCR.3 0 = no wakeup mode,7,6,5,4,3,2,1,0,0 = sleep mode disabled 1 = sleep mode enabled,0 = transmitter disabled 1 = transmitter enabled,0

28、 = receiver disabled 1 = receiver enabled,SCI-A 波特率寄存器,SCI-B Baud-Select MSbyte Register (SCIHBAUD) 0 x007752 SCI-B Baud-Select LSbyte Register (SCILBAUD) 0 x007753,TXRDY,TX EMPTY,RX/BK INT ENA,SCI-A 控制寄存器 2SCICTL2 0 x007054,0,TX INT ENA,1,7,6,5 - 2,reserved,SCI TX READY 0 = SCITXBUF is full 1 = SCI

29、TXBUF is empty,SCI TX EMPTY 0 = TXBUF or shift register are loaded with data 1 = Transmit buffer and shift register both empty,reserved,15 - 8,SCI-B Control Register 2(SCICTL2) 0 x007754,SCI TX INT ENA 0 = Disable TXRDY interrupt 1 = Enable TXRDY interrupt,SCI RX/BK INT ENA 0 = Disable RXRDY/BRKDT interrup