第1章 DSP芯片基本结构及其特点1.doc

第一章 DSP芯片基本结构及其特点1.1 DSP简介1.1.1 什么是DSPDSP有两种解释：一种是数字信号处理器(Digital Signal Processor)，也称数字信号芯片；另一种是数字信号处理技术(Digital Signal Processing).DSP是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主机应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：（1） 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；（2） 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；（3） 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；（4） 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；（5） 快速的中断处理和硬件I/O支持；（6） 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；（7） 可以并行执行多个操作；（8） 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。在我们设计DSP应用系统时， DSP芯片选型是非常重要的一个环节。在DSP系统硬件设计中只有选定了DSP芯片，才能进一步设计其外围电路及系统的其他电路。因此说，DSP芯片的选择应根据应用系统的实际需要而确定，做到既能满足使用要求，又不浪费资源，从而也达到成本最小化的目的。DSP实时系统设计和开发流程如图1所示。1.1.2 为什么要用DSP 传统的信号处理是用电阻、电容、二极管和三极管这样的分立模拟元件完成的，在模拟电路中，不能完全消除误差和根除误差，鉴于此，人们只能允许、默认一定的误差。这些误差随元件的物理特性、温度和机械振动而变化，随时影响模拟电路的性能。而在数字信号处理中，1、0是以电路中的电压状态（或称逻辑状态）表示，1就是1，0就是0，实时运行和数据存储时不从在误差，而且数字电路工作起来稳定、可靠。此外，随着VLSI（超大规模集成）的进步、发展，实时信号处理已发展到了新的水平，使得原来在模拟电路中不可能事情也成为可能，如线性相位滤波器和自适应滤波等。使用DSP，在设计和生产中，应用系统的性能调整、改变和升级都体现在软件上，非常容易实现。DSP彻底根除了温度对系统的误差影响，缩短了开发时间，降低了成本和功耗。1. 灵活性在模拟处理系统，当需要改变一个模拟系统的应用时，你可能不得不改变硬件设计，或调整硬件参数。而在数字处理系统，可以通过改变数字信号处理软件来修改设置，以适应不同的需要。2. 精度在模拟处理系统，系统精度受元器件影响，同一批此产品可能有不同的性能。而在数字处理系统中，精度仅与A/D的位数和计算机的字长、算法有关，他们可能是在设计时就已经解决了。3. 可靠性和可重复性模拟系统易受环境温度、湿度、噪声、电磁场等的干扰和影响，而数字系统的可靠性和可重复性好。4. 大规模集成模拟系统尽管已有一些模拟集成电路，但品种少、集成度不高、价格较高。而数字系统中DSP体积小、功能强、功耗小、一致性好、使用方便、性能/价格比高。5. 虚拟特性与升级一套模拟系统治能对应一种功能，升级意味着新型号的系统的研制。而数字系统中一套系统对应多种功能，只要装上不同软件即可。特殊应用：有些应用只有数字系统才能实现。 如：信号无失真压缩（LOSSLESS COMPRESSION）,V型滤波器(NOTCH FILTER)、线性相位滤波器(LINER PHASE FILTER)。 但数字信号处理也有局限性：（1）实时性模拟系统中除开电路引入的延时外，处理是实时的。而数字系统由计算机的处理速度的决定。（2）高频信号处理模拟系统可以处理包括微波毫米波乃至光波信号，而数字系统按照乃奎斯特准则的要求，受S/H、A/D和处理速度的限制。（3）模拟和数字信号的转换 现实世界的信号绝大多数是模拟的（温度、速度、压力等）。转换成的电信号也是模拟的（电流、电压等）。要实现数字处理，就必须进行转换。所以一般在一个DSP系统中都有数/模或模/数转换电路，这也限制了DSP的应用。1.1.3 DSP 芯片的发展简史DSP的发展大致分为三个阶段：在数字信号处理技术发展的初期（二十世纪5060年代），人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。直到70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。一般认为，世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的S2811。1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980年，日本NEC公司推出的mPD7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。随着大规模集成电路技术的发展，1982年美国德州仪器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品，标志着实时数字信号处理领域的重大突破。TI公司之后不久相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28、第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32。90年代DSP发展最快，TI公司相继推出第四代DSP芯片TMS320C40/C44、第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X、第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX、集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等。随着CMOS技术的进步与发展，日本的Hitachi公司在1982年推出第一个基于CMOS工艺的浮点DSP芯片，1983年日本Fujitsu公司推出的MB8764，其指令周期为120ns，且具有双内部总线，从而使处理吞吐量发生了一个大的飞跃。而第一个高性能浮点DSP芯片应是AT&T公司于1984年推出的DSP32。与其他公司相比，Motorola公司在推出DSP芯片方面相对较晚。1986年，该公司推出了定点处理器MC56001。1990年，推出了与IEEE浮点格式兼容的浮点DSP芯片MC96002。美国模拟器件公司（AD）在DSP芯片市场上也占有一定的份额，相继推出了一系列具有自己特点的DSP芯片，其定点DSP芯片有ADSP2101/2103/2105、ASDP2111/2115、ADSP2161/2162/2164以及ADSP2171/2181，浮点DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062等。自1980年以来，DSP芯片得到了突飞猛进的发展，DSP芯片的应用越来越广泛，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。从运算速度来看，MAC（一次乘法和一次加法）时间已经从20世纪80年代初的400ns（如TMS32010）降低到10ns以下（如TMS320C54X、TMS320C62X/67X等），处理能力提高了几十倍。DSP芯片内部关键的乘法器部件从1980年占模片区（diearea）的40%左右下降到5%以下，片内RAM数量增加一个数量级以上。DSP芯片的引脚数量从1980年的最多64个增加到现在的200个以上，引脚数量的增加，意味着结构灵活性的增加，如外部存储器的扩展和处理器间的通信等。主要DSP芯片厂商及其产品 德州仪器公司 美国德州仪器（Texas Instruments，TI）是世界上最知名的DSP芯片生产厂商，其产品应用也最广泛，TI公司生产的TMS320系列DSP芯片广泛应用于各个领域。TI公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010，这是DSP应用历史上的一个里程碑，从此，DSP芯片开始得到真正的广泛应用。由于TMS320系列DSP芯片具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点，所以逐渐成为目前最有影响、最为成功的DSP系列处理器。目前，TI公司在市场上主要有三大系列产品：面向数字控制、运动控制的TMS320C2000系列，主要包括TMS320C24x/F24x、TMS320LC240x/LF240x、TMS320C24xA/LF240xA、TMS320C28xx等。面向低功耗、手持设备、无线终端应用的TMS320C5000系列，主要包括TMS320C54x、TMS320C54xx、TMS320C55x等。面向高性能、多功能、复杂应用领域的TMS320C6000系列，主要包括TMS320C62xx、TMS320C64xx、TMS320C67xx等。美国模拟器件公司 ADI公司在DSP芯片市场上也占有一定的份额，相继推出了一系列具有自己特点的DSP芯片，其定点DSP芯片有ADSP2101/2103/2105、ADSP2111/2115、ADSP2126/2162/2164、ADSP2127/2181 、ADSP-BF532以及Blackfin系列，浮点DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062，以及虎鲨TS101，TS201S。 Motorola公司 Motorola 公司推出的DSP芯片比较晚。 1986年该公司推出了定点DSP 处理器MC56001；1990年，又 推出了与IEEE浮点格式兼容的的浮点DSP芯片MC96002。还有DSP53611、16位DSP56800、24位的DSP563XX和MSC8101等产品。杰尔公司杰尔公司的SC1000和SC2000两大系列的嵌入式DSP内核，主要面向电信基础设施、移动通信、多媒体服务器及其它新兴应用。1.1.4 DSP系统构成及其特点1. DSP系统构成 数字信号处理器是利用计算机或专用处理设备，在模拟信号变换成数字信号以后，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快1050倍。所示为一个典型的DSP系统。输入信号首先进行带限滤波和抽样，然后进行A/D变换将信号变换成数字比特流。DSP芯片的输入是A/D变换后得到的以抽样形式表示的数字信号，DSP芯片对输入的数字信号进行某种形式的处理，如进行一系列的乘累加操作（MAC）。最后，经过处理后的数字样值再经D/A（DigitaltoAnalog）变换转换为模拟样值，之后再进行内插和平滑滤波就可得到连续的模拟波形。必须指出的是，上面给出的DSP系统模型是一个典型模型，但并不是所有的DSP系统都必须具有模型中的所有部件。2.2DSP系统的特点数字信号处理系统是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部优点：接口和编程方便。DSP系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设备都是相互兼容的，与这样的系统接口以实现某种功能要比模拟系统与这些系统接口容易得多；另外，DSP系统中的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级。稳定性和可重复性好。DSP系统以数字处理为基础，受环境温度、湿度、噪声、电磁场的干扰和影响较小，可靠性高；数字系统的性能基本不受元器件参数性能变化的影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生产。精度高。16位数字系统可以达到10-5的精度。特殊应用。有些应用只有数字系统才能实现，例如信息无失真压缩、V型滤波器、线性相位滤波器等等。集成方便。DSP系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模集成。当然，数字信号处理在高频信号处理上也存在一定的缺点。DSP系统中的高速时钟可能带来高频干扰和电磁泄漏等问题，而且DSP系统消耗的功率也较大。此外，DSP技术更新的速度快，数学知识要求多，开发和调试工具还不尽完善。2.3数字信号处理器与通用微处理器的比较列出了二者的主要不同之处：此外，DSP处理器往往都支持专门的寻址模式，它们对通常的信号处理操作和算法是很有用的。例如，模块（循环）寻址（对实现数字滤波器延时线很有用）、位倒序寻址（对快速傅立叶变换很有用）。这些非常专门的寻址模式在GPP中是不常使用的，只有用软件来实现。在执行时间的预测上，DSP对高性能GPP的优势在于，即便是使用了高速缓存的DSP，哪些指令会放进去也是由程序员（而不是处理器）来决定的；DSP一般不使用动态特性，如转移预测和推理执行等。因此，由一段给定的代码来预测所要求的执行时间是完全直截了当的，从而使程序员得以确定芯片的性能限制。1.1.5DSP芯片的选型参数根据应用场合和设计目标的不同，选择DSP芯片的侧重点也各不相同，其主要参数包括以下几个方面： （1）运算速度：首先我们要确定数字信号处理的算法，算法确定以后其运算量和完成时间也就大体确定了，根据运算量及其时间要求就可以估算DSP芯片运算速度的下限。在选择DSP芯片时，各个芯片运算速度的衡量标准主要有：MIPS(Millions of Instructions Per Second)，百万条指令/秒，一般DSP为20100MIPS，使用超长指令字的TMS320B2XX为2400MIPS。必须指出的是这是定点DSP芯片运算速度的衡量指标，应注意的是，厂家提供的该指标一般是指峰值指标，因此，系统设计时应留有一定的裕量。MOPS(Millions of Operations Per Second)，每秒执行百万操作。这个指标的问题是什么是一次操作，通常操作包括CPU操作外，还包括地址计算、DMA访问数据传输、I/O操作等。一般说MOPS越高意味着乘积-累加和运算速度越快。MOPS可以对DSP芯片的性能进行综合描述。MFLOPS（Million Floating Point Operations Per Second），百万次浮点操作/秒，这是衡量浮点DSP芯片的重要指标。例如TMS320C31在主频为40MHz时，处理能力为40MFLOPS，TMS320C6701在指令周期为6ns时，单精度运算可达1GFLOPS。浮点操作包括浮点乘法、加法、减法、存储等操作。应注意的是，厂家提供的该指标一般是指峰值指标，因此，系统设计时应注意留有一定的裕量。 MBPS(Million Bit Per Second)，它是对总线和I/O口数据吞吐率的度量，也就是某个总线或I/O的带宽。例如对TMS320C6XXX、200MHz时钟、32bit总线时，总线数据吞吐率则为800Mbyte/s或6400MBPS。ACS（Multiply-Accumulates Per Second），例如TMS320C6XXX乘加速度达300MMACS600MMACS。指令周期，即执行一条指令所需的时间，通常以ns（纳秒）为单位，如TMS320LC549-80在主频为80MHz是的指令周期为12.5ns。MAC时间，执行一次乘法和加法运算所花费的时间：大多数DSP芯片可以在一个指令周期内完成一次MAC运算。FFT/FIR执行时间，运行一个N点FFT或N点FIR程序的运算时间。由于FFT运算/FIR运算是数字信号处理的一个典型算法，因此，该指标可以作为衡量芯片性能的综合指标。表1是基于上述某些参数对一些DSP芯片所作的比较。 （2）运算精度： 一般情况下，浮点DSP芯片的运算精度要高于定点DSP芯片的运算精度，但是功耗和价格也随之上升。一般定点DSP芯片的字长为16位、24位或者32位，浮点芯片的字长为32位。累加器一般都为32位或40位。 定点DSP的特点是主频高、速度快、成本低、功耗小，主要用于计算复杂度不高的控制、通信、语音/图像、消费电子产品等领域。通常可以用定点器件解决的问题，尽量用定点器件，因为它经济、速度快、成本低，功耗小。但是在编程时要关注信号的动态范围，在代码中增加限制信号动态范围的定标运算，虽然我们可以通过改进算法来提高运算精度，但是这样做会相应增加程序的复杂度和运算量。浮点DSP的速度一般比定点DSP处理速度低，其成本和功耗都比定点DSP高，但是由于其采用了浮点数据格式，因而处理精度，动态范围都远高于定点DSP，适合于运算复杂度高，精度要求高的应用场合；即使是一般的应用，在对浮点DSP进行编程时，不必考虑数据溢出和精度不够的问题，因而编程要比定点DSP方便、容易。因此说，运算精度要求是一个折衷的问题，需要根据经验等来确定一个最佳的结合点。（3）字长的选择：一般浮点DSP芯片都用32位的数据字，大多数定点DSP芯片是16位数据字。而Motorola公司定点芯片用24位数据字，以便在定点和浮点精度之间取得折衷。字长大小是影响成本的重要因素，它影响芯片的大小、引脚数以及存储器的大小，设计时在满足性能指标的条件下，尽可能选用最小的数据字。 (4)存储器等片内硬件资源安排：包括存储器的大小，片内存储器的数量，总线寻址空间等。片内存储器的大小决定了芯片运行速度和成本，例如TI公司同一系列的DSP芯片，不同种类芯片存储器的配置等硬件资源各不相同。通过对算法程序和应用目标的仔细分析可以大体判定对DSP芯片片内资源的要求。几个重要的考虑因素是片内RAM和ROM的数量、可否外扩存储器、总线接口/中断/串行口等是否够用、是否具有A/D转换等。（5）开发调试工具：完善、方便的的开发工具和相关支持软件是开发大型、复杂DSP系统的必备条件，对缩短产品的开发周期有很重要的作用。开发工具包括软件和硬件两部分。软件开发工具主要包括：C编译器、汇编器、链接器、程序库、软件仿真器等，在确定DSP算法后，编写的程序代码通过软件仿真器进行仿真运行，来确定必要的性能指标。硬件开发工具包括在线硬件仿真器和系统开发板。在线硬件仿真器通常是JTAG周边扫描接口板，可以对设计的硬件进行在线调试；在硬件系统完成之前，不同功能的开发板上实时运行设计的DSP软件，可以提高开发效率。甚至在有的数量小的产品中，直接将开发板当作最终产品。（6）功耗与电源管理：一般来说个人数字产品、便携设备和户外设备等对功耗有特殊要求，因此这也是一个该考虑的问题。它通常包括供电电压的选择和电源的管理功能。供电电压一般取得比较低，实施芯片的低电压供电，通常有3.3V、2.5V，1.8V，0.9V等，在同样的时钟频率下，它们的功耗将远远低于5V供电电压的芯片。加强了对电源的管理后，通常用休眠、等待模式等方式节省功率消耗。例如TI公司提供了详细的、功能随指令类型和处理器配置而改变的应用说明。 （7）价格及厂家的售后服务因素：价格包括DSP芯片的价格和开发工具的价格。如果采用昂贵的DSP芯片，即使性能再高，其应用范围也肯定受到一定的限制。但低价位的芯片必然是功能较少、片内存储器少、性能上差一些的，这就带给编程一定的困难。因此，要根据实际系统的应用情况，确定一个价格适中的DSP芯片。还要充分考虑厂家提供的的售后服务等因素，良好的售后技术支持也是开发过程中重要资源。（8）其他因素：包括DSP芯片的封装形式、环境要求、供货周期、生命周期等。1.2 DSP芯片的基本结构 (1) 哈佛结构-程序和数据分开的结构,程序和数据存储在两个不同的空间。通用微处理器是为计算机设计的。传统的微处理器通常采用为冯.诺依曼总线结构：统一的程序和数据空间，共享的程序和数据总线这意味着，从硬件上，芯片内部只有一条总线，即当程序总线，又当数据总线。由于总线的限制，微处理器执行指令时，取指令和存取操作数必须共享内部总线，因而程序指令只能串行执行。见下图,程序存储器和数据存储器共用一个公共的存储空间和单一的地址和数据总线。哈佛结构: DSP的程序存储器空间和数据存储器空间分开，即每个存储器空间独立编址，独立访问，并具有独立的程序总线和数据总线，取指和执行能完全重叠进行。允许数据存放在程序存储器中，并被算术指令运算指令直接使用。指令存储在高速缓冲器(Cache)中,当执行本指令时,不需再从存储器中读取指令，节省一个机器周期的时间。(2)流水线操作功能DSP芯片采用多组总线结构,允许CPU同时进行指令和数据的访问。因而，可在内部实行流水线操作。执行一条指令，总要经过取指、译码、取数、执行运算，需要若干个指令周期才能完成。流水线技术是将各个步骤重叠起来进行。既第一条指令取指、译码时，第二条指令取指；第一条指令取数时，第二条指令译码，第三条指令取指，依次类推。(3)专门的硬件乘法器和乘加指令MAC在数字信号处理的算法中，乘法和累加是基本的大量运算，占用绝大部分的处理时间。例如，数字滤波，卷积，相关，向量和矩阵运算中，有大量的乘和累加运算。PC机计算乘法需多个周期用软件实现，而DSP设置了硬件乘法器以及乘加指令MAC，在单周期内取两个操作数一次完成。(4)特殊的处理器指令采用特殊的指令。例如:DMOV指令，把指令的数据复制到该地址加1的地址中,原单元的内容不变-数据移位，相当于延迟。另一特殊指令LTD，在一个指令周期完成LT、DMOV和APAC三条指令的内容。(5) 高速的指令运行周期DSP指令周期可为几ns，LF2407A为40ns 。(6) 丰富的片内存储器件和灵活的寻址方式片内集成FLASH和双口RAM，通过片内总线访问这些存储空间，因此不存在总线竞争和速度匹配问题，大大提高数据的读/写速度。(7) 独立的直接存储器访问(DMA)总线及其控制器DSP为DMA单独设置了完全独立的总线和控制器。1.3 TMS320系列DSP产品介绍该系列包括：定点、浮点、多处理器DSP和定点DSP。体系结构专为实时数字信号处理而设计。TI公司从1982年推出:第一代TMS32010、TMS32011等。第二代TMS32020、TMS320C025（改进型TMS320C2xx）第三代TMS32030、TMS320C32等。第四代TMS32040/TMS320C44等。第五代TMS3205x/TMS320C54x等。第六代TMS32062x/TMS320C67x等（速度最快）。TMS320C8X：内有多个DSP三大系列：2000、5000、6000。同一代的器件有相同的CPU结构，但片内存储器和外设配置不同。1.3.1 TMSC2000系列 C2000系列DSP是TI公司TMS320 DSP的3大系列之一，包括16位C24xx和32位C28xx定点DSP。是基于320C2XLP核，4级流水线结构，采用改进的哈佛结构，工作在40MHz，具有JTAG仿真模块。C2XLP有一个中心的算术逻辑单元（CALU）及 32位的累加器（ACC）.ACC也是CALU的一个输入。ACC的其他输入包括16316B的乘法器通过定标移位器，以及输入数据定标移位器。软件可以通过进位位旋转ACC的内容来实施位操作和测试。为了实现小数的算术和验证小数的乘积，C2XLP的乘积寄存器的输出通过乘积移位器，以抑制运算中产生的多出来的为。该乘积定标移位器允许做128个乘积累加而不会产生溢出。基本的乘积累加（MAC）周期包括将一个数据存储器的值乘以一个程序存储器的值，并将结果加给累加器。当C2000循环执行MAC时程序计数器自动增量，并将程序总线释放给第二个操作数，从而达到单周期执行MAC.C2XLP可以访问64000个16b的I/O口。C2000的外围设备，诸如串口、软件等待状态发生器等都映射为数据或I/O空间。用户程序必须使用其他的I/O地址来访问映射在I/O空间的片外围设备。C2000系列中的多数芯片可以产生07个等待状态。它既具有一般DSP芯片的高速运算和信号处理能力，又与MCU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。TI所有DSP中，也只有C2000有FLASH。作为控制器，C2000系列除了具有一个DSP核以外，还有大量的外设资源，如A/D、定时器、各种串口（同步或异步）、WATCHDOG、CAN总线、PWM发生器、数字I/O等。特别是C2000的异步串口可以与PC的UART相连，也是TI所有DSP中唯一具有异步串口的系列。TMSC2000家族，将闪存、10位A/D、CAN（控制器局域网）等各种片内外设集成在一起，主要包括TMSC240X及TMSC28X两类产品。主要产品为两个系列:C20X、C240XC20X：系列用于电话、数字相机、嵌入式家电设备等。C240X：主要用于数字电机控制、电机控制、工业自动化电力转换系统等TMSC240X系列系列为16位定点DSP，速度：LF240X为30 MIPS，LF240XA为40 MIPS。专为数字电机控制和其它控制系统而设计的。是当前集成度最高、性能最强的运动控制芯片。不但有高性能的C2XX CPU内核，配置有高速数字信号处理的结构，且有单片电机控制的外设。将数字信号处理的高速运算功能，与面向电机的强大控制功能结合在一起，成为传统的多微处理器单元和多片系统的理想替代品。可用于控制功率开关转换器，可提供多电机的控制等。C240X采用诸如自适应控制、卡尔曼滤波和控制等先进的控制算法，支持多项式的高速实时算法，因而可减少力矩纹波、降低攻耗、减少振动，从而延长被控设备的寿命，为各种电机提供了高速、高效和全变速的先进控制技术。4级流水线结构，采用改进的哈佛结构，片内外设及存储器:（1）双10位（双8路或单16路）A/D转换器，转换时间500nS。（2）41个可独立编程的多路复用I/O引脚；（3）带锁相环PLL的时钟模块；（4）看门狗定时器模块；（5）串行通信接口SCI与串行外设接口SPI；（6）两个事件管理器EVA、EVB，可为所有电机类型提供控制技术，在工业自动化方面的应用奠定了基础。* 3个具有死区功能的全比较单元；2个单比较单元；* 防止击穿故障的可编程PWM死区控制；* 2个16位通用定时器；* 3个事件捕捉单元，其中2个具有直接连接光电编码器脉冲的能力；（7）8个16位PWM通道-三相反相器控制；（8）5个外部中断（两个驱动保护、复位、两个可屏蔽中断）；（8）CAN 2.0B模块（9）指令集：包括信号处理指令和通用控制指令，利用的它的为反转变址寻址能力可进行基2的FFT运算。（10）用于仿真的JTEG接口。（11）片内存储器：32K字闪存、2.5K字RAMTMSC28X系列为32位定点，速度为可达400 MIPS片内：闪存、12位A/D、CAN（控制器局域网）总线模块、SPI、SCI等片内外设。Optical NetworkingControl of laser diodeAutomotive - EPSBattery operated precision for steeringPersonal MedicalHand-held medical devices. Muscle stimulators, etc.“Segway” Many new coolApplication to comeProvides control, sensing,PFC, and other functionsDigital Power SupplyMusical InstrumentsAudio processing digital delay, reverb, chorus, etc. C2000 Application Base Expanding From The Initial DMC Cluster to The Broad Control Market1.3.2TMSC5000系列C5000系列DSP是TI公司TMS320 DSP的3大系列之一，包括16位C54x和C55x定点DSP，主要用于有限和无线通信、IP、便携式信息系统及助听器等。该系列高性能、多种片内外设选择、小封装、省电。适用：无线电通信、因特网。电源可降至0.9V 及.速度可达600.非常适用于:数字音乐唱机、3G电话、数字相机C54x系列中有两种常用的、有代表性的芯片。第一种是C5402,它是一款廉价的DSP，速度为100MIPS(Million Instruction Per Second，即百万条指令/秒，简称MIPS,是定点DSP 表征速度的一个常用指标），片内存储空间稍小一点，RAM为16K字。C5402的主要应用对象是Modem、新一代PDA、网络电话和其他消费类产品。第二种是C5416,它是TI公司0.15um器件中的第一款，速度为160MIPS，有3个多通道缓冲串行口（McBSP）,能直接与TI公司或EI线路连接，不需要外部逻辑电路，有128K字片内RAM。C5416的主要应用对象是VOIP、通信服务器和PBX（专用小交换机）等。继C54x之后，TI公司发布了另外中与C54x代码兼容的C55x系列芯片，TMSC5509是C55x系列的代表。C5509提供了一个完备的系统解决方案，片内具有96K字单访问SRAM、32K字爽访问SRAM及6通道DMA(直接存储器访问)。在TI公司DSP芯片中第一个提供USB（Universal Serial Bus）接口，并具有众多的外设。C5509吸收了C6000中的成熟技术，如支持外部存储器SDRAM、SBARSM和异步存储器的增强型存储器接口及增强型16位主机接口等。1.3.2TMSC6000系列C6000系列DSP是TI公司1997年2月推向市场的高性能DSP，是TI公司的DSP3大系列中的高端产品。它综合了目前DSP的所有优点，具有最佳的性价比和最低的功耗。C6000系列中又分为C62xx、C67xx和C64xx 3个子系列。C62xx 16位定点DSP：速度为12002000MIPS,适用于无线基站、ADSL、MODEM池（pooled Modem）、网络系统及数字音频广播设备等场合，价格21224美元。工作频率：150-300MHz；运行速度：1200-2400MIPS；内部2个乘法器，6个算术逻辑单元，超长指令字（VLIW）结构，大容量的片内存储器和大范围的寻址能力，4个DMA接口，2个多通道缓存串口，2个32位片内外设。 C67xx 32为浮点DSP：速度为1000MFLOPS，适用于基站数据波束形成、依序啊图像处理、语音识别及3D图形等，价格为109223美元。工作频率：400-600MHz,运行速度：3200-4800MIPS具有特殊功能的指令集。C64xx 定点DSP：是TI公司2000年3月发布的，其性能大为提高，再次刷新了业界单片DSP的处理速度。现在，C64xx系列的芯片工作频率高达1000MHz，计算速度已超过50亿次指令/秒，而功耗仅为现有器件的1/3。C64xx 系列芯片可通过一条单独接入家庭的宽带线路传输大量的个性化数据、视频和语音，并可通过地3带无线基站向手机发送多媒体信息。为高性能浮点DSP工作频率：100-225MHz运行速度：600-1350MFLOPS具有4个浮点/定点算术逻辑单元，2个定点算术逻辑单元，2个浮点/定点乘法器。TI公司的DSP系列产品由于其良好的性能和大量的技术文献资料支持，受到了国内外用户的欢迎，并在各个应用邻域得到普及。在21世纪，DSP技术的应用邻域会不断扩展。可以肯定，现有TI公司的DSP仍然无法覆盖所有的场合。.系统的芯片集成SOCSOC（System on Chip) 系统集成到芯片上。是下一代基于DSP产品的主要发展方向之一。如，具有电视质量的无线电会议、家庭娱乐设施、电子游戏等。最近，可将8个DSP核, 每个具有1亿个晶体管,集成到拇指大的一块芯片上。2010年，可将12个DSP核, 每个具有5亿个晶体管,集成到一块芯片上。相当于将今天的笔记本集成到手表大的体积内。以移动电话为例，逐步完成了从模拟到数字式的过度，即从第一代（1G）到第二代（2G）的过渡,在很短的时间内,从2G向2.5G和3G发展。 2G手机简介GSM，几乎所有的2G手机采用的基带体系结构，都是以两个可编程处理器（一个DSP和一个MCU）为基础的。目前，已逐渐将这两个处理器集成在一个芯片中。在时分多址（TDMA）模式手机：DSP负责数据流的调制解调，利用编解码实现传输误码纠正，维持数据链路的稳定，对数据进行加密、解密、保证通信的安全性，对语音数据进行压缩和解压缩。在码分多址（CDMA）模式手机：采用扩频技术，手机功能划分的方案也就发生了相应的变化，DSP仍是手机的关键部件，负责前向纠错加密、语音压缩和解压缩，还负责控制ASIC硬件。ASIC硬件：负责对扩频信号调制或解调及后处理。在2G手机中，上述功能由DSP硬件来实现，时钟为40MHz， 在2.5G手机，语音编码芯片较以前更为复杂，数据速率率更高，时钟已高于100MHz。在2G手机中。MCU负责支持手机的用户界面。例如，大多数采用32位的RISC内核ARM7就是典型的代表。时钟不超过10MHz。在2.5G手机，时钟也不超过40MHz。随着科技发展，手机的功能及实现方案也在发生变化。目前，手机还是一个封闭的、静态的、嵌入式系统的典型，主要还是为用户建立一个语音信道，这是一个固定的、实时的、集中的DSP任务。未来的移动电话市场可能会发生分化：传统的以语音业务为主的，会继续占有一定的市场份额。随着互联网的发展，例如下载一个MP3应用程序，希望手机支持一个电视会议，或变为GPS辅助导航仪，将具有类似于个人计算机的特性，变为一个应用平台。因此，手机的体系结构也将发生重大的变化。3G手机简介与2G手机相比， 3G手机的体系结构将发生重大变化。多媒体数据应用日益显得重要。为将实时通信功能和用户交互式分开，TI开发了的双处理器开放式多媒体应用平台。50-100MIPS提高到500MIPS以上。未来的手机可能会采用多个DSP芯片，一个用来实现固定功能，嵌入式解调器，另外一个更加灵活的DSP芯片用来实现各种应用。在未来的手机中，为支持各种可下载的应用， 3G中使用的DSP体系结构和软件基础结构必须不断变化，此时，DSP将不再是具有固定功能的嵌入式处理器，而开始呈现出许多类似于通用处理器的特征，如超高速指令缓冲器和内存管理单元等功能。为实现动态任务管理，需要实时操作系统（RTOS）。1.4DSP芯片的应用 1.4.1DSP的应用领域在近20多年时间里，DSP芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域。主要应用有：信号处理、通信、语音、图形/图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。DSP主要应用市场为3C领域，合占整个市场需求的90%。数字蜂窝电话是DSP最为重要的应用领域之一。由于DSP具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话重新崛起，并创造了一批诸如GSM、CDMA等全数字蜂窝电话网。在Modem器件中，DSP更是成效卓著，不仅大幅度提高了传输速率，且具有接收动态图像能力。另外，可编程多媒体DSP是PC领域的主流产品。以XDSLModem为代表的高速通信技术与MPEG图像技术相结合，使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。目前的硬盘空间相当大，这主要得益于CDSP（可定制DSP）的巨大作用。预计在今后的PC机中，一个DSP即可完成全部所需的多媒体处理功能。DSP也是消费类电子产品中的关键器件。由于DSP的广泛应用，数字音响设备的更新换代周期变得非常短暂。用于图像处理的DSP，一种用于JPEG标准的静态图像数据处理；另一种用于动态图像数据处理。主要应用：信号处理：数字滤波，自适应滤波，FFT，相关运算，谱分析，卷积，模式匹配，加密，波形产生电机和机器人控制：在单片机成多个DSP处理器，可采用先进的神经网络和模糊逻辑控制等人工智能算法。机器人智能的视觉、听觉和四肢的灵活运动必须有DSP技术支持才能实时实现。激光打印机、扫描仪和复印机：DSP不仅仅是控制，还有繁重的数字信号处理任务，如字符识别、图像增强、色彩调整等。网络控制和传输设备：网络功能和性能的不断提高，如视觉信箱、交互式电视等，要求更宽、更灵活的传输带宽，实时传输和处理数据的网络控制器、网络服务器和网关都需要DSP的支持。通讯：调制解调器，自适应均衡，数据加密，数据压缩，扩频通信，纠错编码，传真，可视电话。语音处理：语音编码，语音合成，语音识别，语音邮件，语音存储。自动测试诊断设备及仪器仪表、虚拟仪器：现代电子系统设备中，有近百分之六十的设备及资金是用于测试设备，自动测试设备及高速数据采集、传输、存储、实时处理于一体，又一广阔领域/图像处理：二维三维图形处理，图像压缩、传输与曾强，动画，机器人视觉，模式识别。军事：保密通信雷达处理，导航，导弹制导。如机载空-空导弹，在有限的体积内装有红外探测仪和相应的DSP处理部分，完成目标的自动锁定与跟踪，战斗机上的目标瞄准仪器和步兵头盔式微光仪，需DSP完成图像的滤波于增强，智能化目标的搜索、捕获。自动控制：机器人控制，磁盘控制，自动驾驶，声控，发动机控制。医疗仪器：助听、诊断工具、超声仪、CT、核磁共振。家用电器：数字电话，数字电视，音乐合成，音乐控制，玩具与游戏，高保真音响，数字收音机、数字电视机。汽车：防滑刹车、引擎控制、伺服控制，振动分析、安全气囊的控制器、视觉地图。1.4.2DSP的市场规模 从80年代开始起步的DSP市场，目前正处于高速成长的阶段。在数字化、个人化和网络化的推动下，199