第2章-TMS320C2000系列DSP芯片的基本结构及性能要点.ppt

安徽工程大学电气工程学院 第2章TMS320C2000系列DSP芯片的基本结构及性能 2 1C28xPiccolo系列基本结构及性能2 1 1F2802x系列2 1 2F2803x系列2 1 3F2805x系列2 1 4F2806x系列2 2C28xDelfino系列基本结构及性能2 2 1F2833x系列2 2 2C2834x系列2 2 3F2837xD系列 安徽工程大学电气工程学院 2 3Concerto系列基本结构及性能2 3 1F28M35x系列2 3 2F28M36x系列2 4C28xDelfino系列基本结构及性能2 4 1TMS320F281x系列DSP的主要性能2 4 2TMS320F2812DSP的功能结构图及片内外设2 4 3TMS320F2812DSP的引脚分布及功能 安徽工程大学电气工程学院 C2000是一种注重实时控制应用的微控制器系列 应用范围包括数字电源 数字电机控制 位置传感 汽车雷达等 C2000器件核心是一个32位C28xCPU 其频率范围介于40 400MHz之间 外加浮点单元 部分器件还配有控制律加速器 CLA 它实际上成为与CPU并行运行的第二个内核 能够独立地控制外设 目前在TMS320C2000系列产品中 TI主要推出了四个系列主流产品 即使用广泛的C28x定点系列 低成本与高创新的C28xPiccolo系列 C28xDelfino浮点性能系列以及基于C28x和ARMCortex M3的Concerto多核系列 图2 1给出了TI公司28x系列DSP的发展趋势 安徽工程大学电气工程学院 安徽工程大学电气工程学院 2 1C28xPiccolo系列基本结构及性能 2008年10月 TI发布了基于C2000DSP的Piccolo系列 取自意大利语 风笛 是以小巧 低成本 高集成度为主要特点的32位微控制器 采用最新的架构技术成果和增强型外设 能够提供一款低成本的高集成度解决方案 有助于在成本敏感型应用中实现处理器密集型的32位实时控制功能 Piccolo系列可提供多种封装版本和外设选项 实现了高性能 高集成度 小尺寸以及低成本的完美组合 安徽工程大学电气工程学院 F2802xPiccolo系列为C28x内核供电 此内核与低引脚数量器件中的高集成控制外设相耦合 该系列的代码与以往基于C28x的代码相兼容 并且提供了很高的模拟集成度 F2802x系列速度为40 60MHz 配有多达64KBFlash 属于低成本入门级产品 2 1 1F2802x系列 安徽工程大学电气工程学院 F2803x系列把Flash提高到128KB 是配有可选的浮点协处理器 称为 控制律加速器 CLA 可独立访问反馈与前馈外设 能够提供并行控制环路 以强化主CPU 是实现并行控制环路处理的最早产品系列 2 1 2F2803x系列 安徽工程大学电气工程学院 F2805xPiccolo系列与前面介绍的芯片不同的是在其模拟前端 AFE 包含多达七个比较器 它们具有多达三个数模转换器 DAC 一个VREFOUT经缓冲的DAC 多达四个可编程增益放大器 PGA 和四个数字滤波器 2 1 3F2805x系列 安徽工程大学电气工程学院 F2806x包括一个浮点单元 FPU 以及双存储器和新的Viterbi复杂数学单元 VCU 为Piccolo带来浮点运算功能 以提高性能与易用性 同时在F2803x基础之上增加了USB接口与主控制器 处理复杂映射的VCU 而且把RAM扩大到100KB Flash扩展到256KB 2 1 4F2806x系列 安徽工程大学电气工程学院 2 2C28xDelfino系列基本结构及性能 2009年3月 TI针对高端实时控制应用 推出基于C2000平台的全新产品Delfino系列 同样同样取自意大利语 海豚 以其像海豚的灵动与聪慧那样 该系列产品寄托了设计师对产品的美好期望 Delfino系列能以其双倍于以往产品的浮点性能 充分满足更高智能 更低能耗的高端实时控制市场的需求 TIC200032位微处理器的Delfino浮点系列目前有三种高性能产品 F2833x F2834x和F2837xD系列 为实时控制应用带来了领先的浮点性能和集成度 安徽工程大学电气工程学院 F2833x系列速度为100 150MHz Flash多达512KB 它们是针对要求严格的控制应用的高度集成 高性能解决方案 2 2 1F2833x系列 安徽工程大学电气工程学院 C2834x系列性能翻倍 达到300MHz 但是此系列解决方案仅限于基于RAM的存储 RAM可达到516KB 2 2 2C2834x系列 安徽工程大学电气工程学院 F2837xD系列支持双核C28x处理功能与双实时控制律加速器 CLA 可提供800MIPS浮点性能 从而可帮助用户为计算要求严格的控制应用开发低时延系统 还可通过将多个嵌入式处理器整合在单个系统中以降低复杂性 充分满足高级伺服驱动器 太阳能中央逆变器以及工业不间断电源 UPS 等需要实时信号分析的应用需求 2 2 3F2837xD系列 安徽工程大学电气工程学院 2 3Concerto系列基本结构及性能 2011年6月 TI公司宣布推出新型C2000Concerto双核微控制器系列 可帮助用户设计出环保性能与连接能力更佳的应用 这种新型Concerto32位微控制器将TI的具有同类领先性能的C28x内核及控制外设与ARMCortex M3通信内核及连接外设组合起来并于同一个芯片 以提供一种分区明确的架构 可在单个具有成本效益的器件中支持实时控制和高级连接 另外 还增加了新的安全保密功能 创建了易于产品开发的软件基础架构 Concerto 一词源自拉丁文 取义 协奏曲 也就是两种因素既竞争又协作的意思 该系列产品体现了这种特点 Concerto系列产品是一款具有独立通信和实时控制子系统的多内核片载系统微控制器 安徽工程大学电气工程学院 安徽工程大学电气工程学院 F28M35H52 22C F28M35M52 22C和F28M35M E20B是ConcertoF28M35x系列产品 2 3 1F28M35x系列 2 3 2F28M36x系列 F28M36x微控制器完美集成了由C28x数字信号处理器提供的实时精确控制以及由ARMCortex M3内核与片上外设实现的高级连接性 F28M36P63 53C F28M36H53C B和F28M36H33C B是ConcertoF28M36x系列产品 安徽工程大学电气工程学院 2 4C28x定点系列基本结构及性能 2003年 TI公司首次推出核心产品32位C28x内核芯片 它包括F281x F280 x和F282x等产品系列 它们具有多种外设和存储器配置 可满足不同的控制应用要求 TMS320C28x是到目前为止用于数字控制领域性能最好的DSP芯片 这种芯片采用32位的定点DSP核 最高速度可达400MIPS 可以在单个周期内完成32 32位的乘累加运算 具有增强的电机控制外设 高性能的模数转换能力和改进的通信接口 具有8GB的线性地址空间 采用低电压供电 3 3V外设 1 8V核 与TMS320C24x源代码兼容 安徽工程大学电气工程学院 TMS320F281x系列DSP产品主要包括片内集成Flash存储器的F2810 F2811和F2812 与片内集成只读存储器ROM的C281x系列DSP相比 F281x系列的Flash可以由用户反复编程 便于系统调试和代码升级 是用户通常选用的系列 而C281x系列的片内ROM只能由用户提供程序代码给厂家掩膜一次 适用于产品定型后的大批量产品 TMS320F281x系列DSP的主要芯片为TMS320F2810和TMS320F2812 两种芯片的差别是 F2812内含128K 16位的片内Flash存储器 有外部存储器接口 而F2810仅有64K 16位的片内Flash存储器 且无外部存储器接口 本书将以TMS320F2812DSP芯片作为主要的介绍对象 2 4 1TMS320F281x系列DSP的主要性能 安徽工程大学电气工程学院 C2000ControlApplications 安徽工程大学电气工程学院 C2000Roadmap Device Future Production Development Sampling F282xx150MIPSDMA F283xx300MFLOPSDMA Delfino600MFLOPS16 bitADC C28xxx Performance F281x150MIPS F280 xx60 100MIPS Piccolo60MIPSVREG COMP Piccolo40MIPSVREG COMP C28xxx Integration 安徽工程大学电气工程学院 TMS320F2812主要特点 高性能静态CMOS技术 150MHz时钟 低功耗设计 编程电压3 3V JTAG边界扫描 BoundaryScan 支持 高性能的32位中央处理器 哈佛总线结构 双16位乘加单元 迅速的中断响应和处理 片内存储器 128KFlash 2个4K的随机存储器 1个8K的SARAM 2个1K的SARAM 根只读存储器 BootROM 4K 16位 外部存储器接口 可编程等待状态 时钟与系统控制 片上振荡器 看门狗定时器模块 三个外部中断 外部中断扩展 PIE 模块 可支持45个外部中断 128位的密钥 安徽工程大学电气工程学院 3个32位的CPU定时器 马达控制外围设备 两个事件管理器 串口外围设备 SPI SCI UART eCAN McBSP 12位的ADC 16通道 80ns 12 5MSPS 有56个独立的可编程 多用途通用输入 输出 GPIO 引脚 高级的仿真特性 分析和设置断点的功能 实时硬件调试功能 开发工具 ANSIC C 编译器 汇编程序 连接器 支持TMS320C24x 240 x的指令 代码编辑集成环境 DSP BIOS 硬件评估板 安徽工程大学电气工程学院 TMS320F2812是TI公司推出的功能强 性能优越的32位定点DSP芯片之一 时钟周期为6 67ns 时钟频率为150MHz 32 32位的硬件乘法器 2个12位 16路的A D转换器 转换时间为80ns 16路的PWM通道 4个定时器 一个SPI 两个SCI 一个改进的控制局域网eCAN 一个多通道缓冲串行接口McBSP 56个GPIO引脚 具有增强的电机控制外设 高性能的模数转换能力和改进的通信接口 与TMS320LF24xA源代码兼容 TMS320F2812的功能结构框图如图所示 2 4 2TMS320F2812DSP的功能结构图及片内外设 F2810 F2812 业界最强大的控制专用DSP 安徽工程大学电气工程学院 安徽工程大学电气工程学院 安徽工程大学电气工程学院 TMS320F2812芯片的封装方式为179引脚GHH球形栅格阵列BGA BallGridArray 封装和176引脚PGF低剖面四边扁平LQFP Low profileQuad 封装 2 4 3TMS320F2812DSP的引脚分布及功能 安徽工程大学电气工程学院 179引脚BGA封装底视图 安徽工程大学电气工程学院 176引脚LQFP封装 安徽工程大学电气工程学院 TMS320F281X的引脚及其功能 地址总线 16根 数据总线 16根 读写 片选 外部保持等信号 10根 JTAG信号 14根 ADC输入信号 31根 电源引脚 33根 GPIO或事件管理器信号 56根 信号引脚分类 176个引脚 安徽工程大学电气工程学院 安徽工程大学电气工程学