简简单单学DSP.doc

C2000系列DSP是TI公司TMS320 DSP的3大系列之一，既具有一般DSP芯片的告诉运算能力和信号处理能力，又和单片机一样，在片内集成了丰富的外设，因而特别适用于高性能数字控制系统。TMS320X281X是C2000系列中到目前为止功能最为强大的一代芯片。TMS320X281X是一款32位定点数字信号处理器，具体的型号包括：TMS320F2810, TMS320F2811, TMS320F2812, TMS320C2810, TMS320C2811, TMS320C2811,其中F系列的是FLASH型，C系列的是ROM型。TMS320F281X系列DSP的性能： 高性能静态CMOS技术 150 MHz（6.67ns 周期时间） 低功率（1.8V核心135 MHz、1.9V核心150 MHz、3.3V I/O）FLASH编程电压3.3V 支持JTAG边界扫描 高性能32位CPU o 16 x 16以及32 x 32乘法和累加操作（这个就是它内部有硬件乘法器，加快了它的运算速度）o 16 x 16双乘加单元MAC o 哈佛总线架构 o 强大的操作能力o 快速中断响应与处理 （最多9个CPU周期响应中断）o 统一存储器编程模型 o 4M线性程序/数据地址范围 o 代码效率高（C语言/C+以及汇编语言） o 在代码和引脚方面与F2810、F2811以及F2812设备兼容 o TMS320F24x/LF240x处理器源代码兼容 片上存储器 o 多达128K X 16的FLASH存储器（2810是64K X 16）L0以及L1： 每个SARAM具备两个4K x 16存储区 H0： 一个8K x 16 SARAM存储区 M0以及M1： 每个SARAM具备两个1K x 16存储区 引导ROM（4K x 16） o 具备软件引导模式 o 标准数学表格 SPI、SCI以及GPIO引导载入程序模式支持从片外源向片上RAM载入代码。 SPI引导模式支持从外部串行EEPROM上载入。 o 外部接口（2812）（2811/2810没有外部总线接口） o 存储器总容量最高1.5 X 16M o 可编程等待状态 o 可编程读/写选通脉冲定时（Strobe Timing） o 三个单独芯片选择 时钟以及系统控制 o 支持动态PLL比率变化 o 片上振荡器 o 看门狗定时器模块 三个外部中断 (三个外部引脚) 外设中断扩展（PIE）区块支持45个外设中断 三个32位CPU定时器 马达控制外设 o 两个事件管理器（EVA、EVB） o 兼容240xA设备 串行端口外设 o 串行外设接口（SPI） o 两个串行通信接口（SCI）、标准UART o 增强的控制器区域网络（eCAN） o 多通道缓冲串行端口（McBSP） 12位模数转换器，16通道 o 2 x 8通道输入多路器 o 两个采样和保持 o 单个/同时转换 o 快速转换率： 80 ns/12.5 MSPS 最多56个通用I/O（GPIO）引脚 先进的仿真特性 o 分析与断点功能 o 通过硬件实时调试 开发工具包括 o ANSI C语言/C+编译器/汇编器/链接器 o Code Composer Studio IDE o DSP/BIOS o JTAG扫描控制器 低功率模式以及节电功能 o 支持空闲、待机以及停机模式（HALT Mode） o 可禁止单个外设时钟 封装选项 o 179球MicroStar BGA封装，具有外部存储器接口（GHH）、（ZHH）（2812） o 176针小型四侧引脚扁平封装（LQFP），具有外部存储器接口（PGF）（2812） o 128针LQFP封装，无外部存储器接口（PBK）（2811） 温度选项： o A: 40C 至 85C（GHH、ZHH、PGF、PBK） o S: 40C 至 125C（GHH、ZHH、PGF、PBK） o Q: -40C 至 125C（PGF、PBK） 以上这些就是281X的一个基本简介，看过资料的朋友看了肯定会感到非常熟悉，这些就是我们看资料整理出来了，这个不允许自创，都是TI的原创。在自己制作的时候注意的是：281x在生产的时候存在一个BUG，就是通电有先后顺序，必须先给内核供电，再给IO通电。设计DSP281X的电源推荐用电源芯片TPS767D318，这个可以在TI官网上申请。281x的IO口是非常脆弱的，一定不能有5V接到IO口上，否则轻则烧毁单个IO,重则整个片子都废了。再说一下TMS320F2810, TMS320F2811, TMS320F2812的区别：TMS320F2812有外部总线，TMS320F2810, TMS320F2811没有外部总线；TMS320F2811, TMS320F2812的FLASH存储器是128K X 16,而TMS320F2810是64KX 16。TMS320F2810, TMS320F2811引脚完全兼容，与TMS320F2812不兼容。其他在使用上完全一样。我们小组使用的是自己的MiniDSP，上面的芯片是TMS320F2810/TMS320F2811，以后应用的实例和课外小活动都是基于这个开发的。使用2812的朋友也不必担心，在不涉及外部总线以及在仿真的情况下，三者代码完全兼容时钟在开始学习GPIO前，我们先了解一下DSP281x的时钟，因为只有在时钟的驱动下，它才能跑起来。大家打开任何一个281X的工程都会看到主函数里最前面有这么几句：void main()InitSysCtrl();DINT;IER = 0x0000;IFR = 0x0000;InitPieCtrl();InitPieVectTable();既然每一个工程的主函数中都包括这几句，那么这几句必然是非常重要的。那么第一句肯定是这里面最最重要的，下面我们就开始学习InitSysCtrl()。 InitSysCtrl()是一个函数调用，这个子函数在DSP281X_SysCtrl.c中，它的功能是完成DSP的时钟及看门狗的初始化。一、281x的时钟图1 DSP281X时钟图281X的时钟如图1所示，这个图是从TI的官方文档上截下来的，朋友们也可以看推荐的教材上的图。对这个图我进行以下分析，就会明白它的时钟结构。1、外部晶振时钟首先输入到锁相环倍频，倍频后的时钟给CPU，同时CPU输出与输入频率一样的时钟，供给外设，即外设时钟是CPU的输出时钟2、每一个外设都有自己的时钟控制单元，受EALLOW保护，应用到哪一个外设一定要把它的时钟控制位使能。3、高速时钟、低速时钟高速时钟HSPCLK：控制的外设有事件管理器EVA/B,ADC低速时钟LSPCLK:控制SCIA/B，SPI，McBSPeCAN直接由CPU输出时钟SYSCLKOUT驱动4、外设时钟时能C代码,代码段在DSP281X_SysCtrl.cvoid InitPeripheralClocks(void) EALLOW;/ HISPCP/LOSPCP prescale register settings, normally it will be set to default values SysCtrlRegs.HISPCP.all = 0x0003;/*HSPCLK=SYSCLKOUT/(2xHISPCP),如果HISPCP=0的话，HSPCLK=SYSCLKOUT。HISPCP是3位有效，此例HSPCLK=SYSCLKOUT/(2x3)*/ SysCtrlRegs.LOSPCP.all = 0x0002;/*LSPCLK=SYSCLKOUT/(2xLOSPCP),如果LOSPCP=0的话，LSPCLK=SYSCLKOUT。LOSPCP是3位有效，此例LSPCLK=SYSCLKOUT/(2x2)*/ Peripheral clock enables set for the selected peripherals. SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVAENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.EVBENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIAENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SCIBENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.MCBSPENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.SPIENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ECANENCLK=1; SysCtrlRegs.PCLKCR.bit.ADCENCLK=1; EDIS;5、振荡器和锁相环CPU时钟输入引脚是X1/XCLKIN和X2,有两种模式，一种是外部时钟，一种是晶振工作方式，靠GPIOF14接高低电平来选择。GPIOF14复位后为低电平，选择外部钟源，X2引脚没有用，悬空；GPIOF14复位后为高电平，选择晶振模式，X1/XCLKIN和X2连接到无源晶振的两个引脚，2812选择30M，负载电容选择10P.内部振荡器和外部晶振一起工作产生CPU时钟。在外部时钟源的模式下，内部PLL被禁止，外部时钟直接输入到CPU.在晶振模式下，晶振时钟先过PLL倍频，然后给CPU.CPU再把相同频率的时钟输出给外设，这就和上面外设时钟设置先联系了。6、PLL倍频初始化C代码void InitPll(Uint16 val)输入的是倍频的一半，即val=10，就是5倍频，150M. volatile Uint16 iVol; if (SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV != val) EALLOW; SysCtrlRegs.PLLCR.bit.DIV = val;/*PLLCR寄存器的DIV最后三位是设置倍频的，CPU的时钟CLKIN=F X（DIV/2）,DIV=0时，CLKIN=F,F是外部晶振的频率*/ EDIS; for(iVol= 0; iVolCPUFreqInMHz = Freq;Timer-;PeriodInUSec = Period;temp = (long) (Freq * Period);Timer-RegsAddr-;PRD.all = temp;/*temp周期寄存器的值*/ Set pre-scale counter to divide by 1 (SYSCLKOUT):分频设置 Timer-RegsAddr-TPR.all= 0;Timer-RegsAddr-TPRH.all= 0;/ Initialize timer control register:Timer-RegsAddr-TCR.bit.TSS = 1;/ 1 = Stop timer, 0 = Start/Restart Timer Timer-RegsAddr-TCR.bit.TRB = 1;/ 1 = reload timerTimer-RegsAddr-TCR.bit.SOFT = 1;Timer-RegsAddr-TCR.bit.FREE = 1;/ Timer Free RunTimer-RegsAddr-TCR.bit.TIE = 1;/ 0 = Disable/ 1 = Enable Timer Interrupt/ Reset interrupt counter:Timer-InterruptCount = 0;这个代码是配置定时器的周期的，即定时的时间，它的输入参数有三个：truct CPUTIMER_VARS *Timer：选择哪个定时器，即是选择TIME0还是TIME1、TIME2.如果选择TIME0的话应该在调用这个还是的时候的实参是&CpuTimer0float Freq：这个是你的系统频率，即SYSCLKOUT的值float Period：这个是定时计数器的周期寄存器的值，即影子寄存器的值，也就是记多少个数。这个默认状态下分频倍数是1，也就是 Period的就是定时器定时的时间，但是单位是微秒。6、在主函数中怎么调用以TIME0，100M的系统频率，定时1S为例：ConfigCpuTimer(&CpuTimer0, 100, 1000000)配置完之后，还要开计数StartCpuTimer0();/启动定时器0 “简简单单DSP”系列学习活动第六期AD学习及使用“简简单单DSP”系列学习活动第六期AD学习及使用2812的AD是一个12位的，实际只有一个AD转换器，但是有16个输入通道，通过内部模拟开关选择。这16个通道可以分为两个8通道的，也可以级联为一个16通道的。ADC功能包括：1、ADC时钟外部高速时钟HSPCLK经过变换后作为AD的时钟。HSPCLK先要被控制寄存器3ADCTRL3寄存器中的ADCCLKPS3:0位除，随后经过2分频（当ADCTRL1寄存器中的位CPS=1）或不分频（当ADCTRL1寄存器中的位CPS=0）就得到ADC的时钟基准,但是最大为25M。ADCCLKPS=0时，ADCCLK=HSPCLK/（ADCTRL17+1）ADCCLKPS!=0时,ADCCLK=HSPCLK/2x(ADCCLKPS)x（ADCTRL17+1）例如：外部晶振时钟30M，PLL倍频后为150M，HSPCLK=25M,ADCCLKPS=5,ADCTRL17=1,则ADCCLK=25/2X5x（1+1）=1.25M2、采样频率ADC转换包括采样、保持、量化、编码四个阶段，他把连续的模拟量量化为开关数字量，就相当于在模拟量和AD引脚中间有一个开关，开关闭合，模拟量就输入到AD采样引脚，开关断开，ADC引脚上的模拟量就没有了，采样频率就是采样和保持的时间，就是这个开关闭合的时间。采样时间长短不影响其他操作，这个采样时间控制SOC脉冲宽度。由ADC时钟和ADC控制寄存器1ADCTRL1中的ACQ_PS11:8位决定。Fsoc=ADCCLK/(ACQ_PS11:8+1)。3、ADC采样模式ADC采样有顺序采样和同时采样两种模式。顺序采样就是按照自动排序器的设置一个通道一个通道采样，而同时采样是按照顺序排序器的设置一对一对的采样，但是这一对的编号要一样，即ADCINA0 与ADCINB0,ADCINA1和ADCINB1同时采样。2812的ADC是12位16通道的，可以分两个8通道的也可以级联为一个16通道的，这样的话就有4种工作模式，即：a、双通道顺序采样b、双通道同步采样c、级联模式顺序采样d、级联模式同步采样就每种工作模式进行介绍，不对C代码进行详解，在讲这些之前，先说一下涉及到的比较重要而且难理解的寄存器第一个：最大转换通道寄存器ADCMAXCONVADCMAXCONV中能用的位是最后七位，在双通道采样模式下，自动排序寄存器SEQ1（A通道）用到的是MAXCONV1_2-0,就是低三位，采样的通道数=MAXCONV1_2-0+1；自动排序寄存器SEQ2（B通道）用到的是MAXCONV2_2-0,就是高三位，采样的通道数=MAXCONV2_2-0+1；在级联模式下，自动排序器SEQ用到的是MAXCONV1_3-0，采样的通道数=MAXCONV1_3-0+1。第二个：自动排序器SEQ1 SEQ2 SEQ自动排序器就是管理在什么时间A、B通道的哪一个通道进行采样，就是把这16个通道排列顺序。在双通道模式下，SEQ1管理的是A通道的那8个输入，SEQ2管理的是B通道的那8个输入，在级联模式下SEQ（即SEQ1）管理16个通道。第三个：四个输入通道选择排序寄存器ADCCHSELSEQx(X=1、2、3、4)，都是16位的寄存器，每个寄存器中的4位确定一个采样通道（因为4位最大值正好是16，这样每个4位就可以确定16个通道的任一个），这样一个寄存器确定4个通道，4个寄存器正好是确定16个通道。每个寄存器可以确定4个通道，这4个通道可以是一样的，甚至4个寄存器确定的都是一样的，这样就实现了过采样技术。a、双通道顺序采样双通道顺序采样，用到的自动排序器是SEQ1，SEQ2，其中SEQ1将用到ADCADCCHSELSEQ1和ADCADCCHSELSEQ2，ADCCHSELSEQx中的每4位的最高位设置为0；SEQ2将用到ADCADCCHSELSEQ3和ADCADCCHSELSEQ4，ADCCHSELSEQx中的每4位的最高位设置为1；用到ADCMAXCONV中最后七位的低三位和高三位。低三位MAXCONV1_2-0决定SEQ1中的采样次数；高三位MAXCONV2_2-0决定SEQ2中的采样次数.转换顺序是从ADCADCCHSELSEQ1的最低4位开始一直到ADCADCCHSELSEQ4的最高4位这个顺序来的。C代码分析：这个是16个顺序采样的，每个通道都采样一次/*双通道发生器模式 */AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC=0; /*设置顺序采样模式*/AdcRegs.ADCTRL3.bit.SMODE_SEL=0; /*每个序列发生器最大采样通道数为 8，总共可采样 16 通道 , SEQ1 将用到 ADCADCCHSELSEQ1、ADCADCCHSELSEQ2，SEQ2 将用到 ADCADCCHSELSEQ3、ADCADCCHSELSEQ4 */AdcRegs.MAX_CONV.all=0x0077; /*采样 ADCINA0*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00=0x0; /*采样 ADCINA1*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01=0x1; /*采样 ADCINA2*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV02=0x2; /*采样 ADCINA3*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV03=0x3; /*采样 ADCINA4*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ2.bit.CONV04=0x4; /*采样 ADCINA5*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ2.bit.CONV05=0x5; /*采样 ADCINA6*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ2.bit.CONV06=0x6; /*采样 ADCINA7*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ2.bit.CONV07=0x7; /*ADCCHSELSEQx中的每4位的最高位为0*/*采样 ADCINB0*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.bit.CONV08=0x8; /*采样 ADCINB1*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.bit.CONV09=0x9; /*采样 ADCINB2*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.bit.CONV10=0xA; /*采样 ADCINB3*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.bit.CONV11=0xB; /*采样 ADCINB4*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ4.bit.CONV12=0xC; /*采样 ADCINB5*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ4.bit.CONV13=0xD; /*采样 ADCINB6*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ4.bit.CONV14=0xE; /*采样 ADCINB7*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ4.bit.CONV15=0xF; /*ADCCHSELSEQx中的每4位的最高位为1*/转换完成后，结果存放在结果缓冲寄存器ADCRESULTn（x=116）中，结果排序如下如果 SEQ1 和 SEQ2 两者都已经完成了转换，那么，结果如图 8 所示： ADCINA0-ADCRESULT0ADCINA1-ADCRESULT1ADCINA2-ADCRESULT2ADCINA3-ADCRESULT3ADCINA4-ADCRESULT4ADCINA5-ADCRESULT5ADCINA6-ADCRESULT6ADCINA7-ADCRESULT7ADCINB0-ADCRESULT0ADCINB1-ADCRESULT8ADCINB2-ADCRESULT9ADCINB3-ADCRESULT10ADCINB4-ADCRESULT11ADCINB5-ADCRESULT13ADCINB6-ADCRESULT14ADCINB7-ADCRESULT15b、双通道同步采样双通道同步采样,就是一次有一对通道采样，像上面说的这一对是对应的。用到的自动排序器是SEQ1，SEQ2。其中SEQ1将用到ADCADCCHSELSEQ1，ADCADCCHSELSEQ1中的每4位的最高位设置为0；SEQ2将用到ADCADCCHSELSEQ3，ADCADCCHSELSEQ3中的每4位的最高位设置为1；用到ADCMAXCONV中最后七位的低2位和高2位。低2位MAXCONV1_1-0决定SEQ1中的采样次数，每一次是一对，列如MAXCONV1_1-0=3，那么就是4对；高2位MAXCONV2_1-0决定SEQ2中的采样次数.转换顺序是从ADCADCCHSELSEQ1的最低4位开始一直到ADCADCCHSELSEQ3的最高4位这个顺序来的.C代码分析：这个是8对同步采样的，每个通道都采样一次/*双通道发生器模式 */AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC=0; /*设置顺序采样模式*/AdcRegs.ADCTRL3.bit.SMODE_SEL=1; /*每个序列发生器最大采样通道数为 4，总共可采样 8对通道 , SEQ1 将用到 ADCADCCHSELSEQ1、，SEQ2 将用到 ADCADCCHSELSEQ3、 */AdcRegs.MAX_CONV.all=0x0033; /*采样 ADCINA0，ADCINB0*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00=0x0; /*采样 ADCINA1，ADCINB1*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01=0x1; /*采样 ADCINA2,ADCINB2*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV02=0x2; /*采样 ADCINA3,ADCINB3*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV03=0x3; /*采样 ADCINA4,ADCINB4*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.bit.CONV08=0x4; /*采样 ADCINA5,ADCINB5*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.bit.CONV09=0x5; /*采样 ADCINA6,ADCINB6*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.bit.CONV10=0x6; /*采样 ADCINA7,ADCINB7*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ3.bit.CONV11=0x7; 如果 SEQ1 和 SEQ2 两者都已经完成了转换，那么，结果如图 8 所示： ADCINA0-ADCRESULT0ADCINB0-ADCRESULT1ADCINA1-ADCRESULT2ADCINB1-ADCRESULT3ADCINA2-ADCRESULT4ADCINB2-ADCRESULT5ADCINA3-ADCRESULT6ADCINB3-ADCRESULT7ADCINA4-ADCRESULT8ADCINB4-ADCRESULT9ADCINA5-ADCRESULT10ADCINB5-ADCRESULT11ADCINA6-ADCRESULT12ADCINB6-ADCRESULT13ADCINA7-ADCRESULT14ADCINB7-ADCRESULT15c、级联模式顺序采样级联模式顺序采样,就是两个8通道的合并为一个16通道的，只用到一个排序器SEQ。顺序采样，就是一次采一个通道，最多采样16通道。SEQ 将用到 ADCADCCHSELSEQ1、ADCADCCHSELSEQ2、ADCADCCHSELSEQ3、ADCADCCHSELSEQ4 ，用到ADCMAXCONV中最后七位的低4位。转换顺序是从ADCADCCHSELSEQ1的最低4位开始一直到ADCADCCHSELSEQ3的最高4位这个顺序来的.C代码分析：这个是顺序采样16通道/*级联模式 */AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC=1; /*设置顺序采样模式*/AdcRegs.ADCTRL3.bit.SMODE_SEL=0; /*序列发生器最大采样通道数为 16， SEQ 将用到 ADCADCCHSELSEQ1、ADCADCCHSELSEQ2，ADCADCCHSELSEQ3、ADCADCCHSELSEQ4 ,用到ADCMAXCONV的低4位*/AdcRegs.MAX_CONV.all=0x000F; /*采样 ADCINA0*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00=0x0; /*采样 ADCINA1*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01=0x1; /*采样 ADCINA2*/AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV02=0x2; /*采样 ADCINA3*/AdcRegs.