《手把手教你DSP-2812》课件解析.ppt

教程目的,配套手把手教你学DSP-基于TMS320X281x配套HELLODSP生产的仿真器和开发板产品更容易更快的掌握DSP的开发,概述,全书内容讲解顺序,第1章如何开始DSP的学习和开发,1.1DSP基础知识1.2如何选择DSP1.3DSP开发所需要准备的工具以及开发平台的搭建1.4如何学好DSP,1.3.1CCS的版本1.3.2CCS3.3的安装1.3.3仿真器的安装1.3.4SetupCodeComposerStudiov3.3的配置1.3.5基于HDSPSuper2812开发平台的搭建,1.4.1众多工程师的讨论和经验1.4.2作者的建议,1.2.1DSP厂商介绍1.2.2TI公司各个系列DSP的特点1.2.3TIDSP具体型号的含义1.2.4C2000系列DSP选型指南,1.1.1什么是DSP1.1.2DSP的特点1.1.3DSP与MCU、ARM、FPGA的区别1.1.4学习开发DSP所需要的知识,第2章TMS320X2812的结构、资源及性能,2.1TMS320X2812的片内资源2.2TMS320X2812的引脚分布及引脚功能,2.1.1TMS320X2812的性能2.1.2TMS320X2812的片内外设,2.2.1TMS320X2812的引脚分布2.2.2TMS320X2812的引脚功能,第3章TMS320X281x的硬件设计,3.1如何保证X2812系统的正常工作3.2常用硬件电路的设计3.3D/A电路的设计以及波形发生器的实现,3.2.1TMS320X2812最小系统设计3.2.2电源电路的设计3.2.3复位电路及JATG下载口电路的设计3.2.4外扩RAM的设计3.2.5外扩Flash的设计3.2.6PWM电路的设计3.2.7串口电路的设计3.2.8A/D保护及校正电路的设计3.2.9CAN电路的设计,第4章如何构建一个完整的工程,4.1一个完整的工程由哪些文件构成4.2通用扩展语言GEL4.3手把手教你创建新的工程,4.1.1头文件4.1.2库文件4.1.3源文件4.1.4CMD文件,4.2.1GEL语法4.2.2GEL函数4.2.3GEL语句4.2.4加载或卸载GEL函数4.2.5使用关键字在GEL菜单中添加GEL函数4.2.6CCS自带的GEL函数4.2.7解读c2812.gel文件4.2.8体验有趣的GEL函数,第5章CCS3.3的常用操作,5.1了解CCS3.3的布局和结构5.2编辑代码时的常用操作5.3编辑完成后常用的操作5.4调试时常用的操作,5.2.1创建新的工程5.2.2打开已存在的工程5.2.3新建一个文件5.2.4向工程添加文件5.2.5移除工程中的文件5.2.6给工程添加库文件5.2.7查找变量5.2.8替换变量5.2.9查看源码,5.3.1生成可执行代码5.3.2链接目标板上的DSP5.3.3将可执行文件下载入DSP5.3.4运行、暂停程序,5.4.1添加、移除断点5.4.2单步调试5.4.3使用WatchWindow观察变量5.4.4保存并导出变量的值5.4.5观察指定存储空间内的数据5.4.6统计代码的运行时间5.4.7在CCS3.3中显示图形,第6章使用C语言操作DSP的寄存器,6.1寄存器的C语言访问6.2寄存器文件的空间分配,6.1.1了解SCI的寄存器6.1.2使用位定义的方法定义寄存器6.1.3声明共同体6.1.4创建结构体文件,第7章存储器的结构、映像及CMD文件的编写,7.1存储器相关的总线知识7.2F2812的存储器7.3CMD文件7.4外部接口XINTF7.5手把手教你访问外部存储器,7.2.1F2812存储器的结构7.2.2F2812存储器映像7.2.3F2812的各个存储器模块的特点,7.3.1COFF格式和段的概念7.3.2C语言生成的段7.3.3CMD文件的编写,7.4.1XINTF的存储区域7.4.2XINTF的时钟,7.5.1外部RAM空间数据读/写7.5.2外部Flash空间数据读/写,第8章X281x的时钟和系统控制,8.1振荡器OSC和锁相环PLL8.2X2812中各种时钟信号的产生8.3看门狗电路8.4低功耗模式8.5时钟和系统控制模块的寄存器8.6手把手教你写系统初始化函数,第9章通用输入/输出多路复用器GPIO,9.1GPIO多路复用器9.2手把手教你使用GPIO引脚控制LED灯闪烁,9.1.1GPIO的寄存器9.1.2GPIO寄存器位与I/O引脚的对应关系,第10章CPU定时器,10.1CPU定时器工作原理10.2CPU定时器寄存器10.3分析CPU定时器的配置函数,第11章X2812的中断系统,11.1什么是中断11.2X2812的CPU中断11.3X2812的PIE中断11.4X281x的三级中断系统分析11.5成功实现中断的必要步骤11.6手把手教你使用CPU定时器0的周期中断来控制LED灯的闪烁,11.2.1CPU中断的概述11.2.2CPU中断向量和优先级11.2.3CPU中断的寄存器11.2.4可屏蔽中断的响应过程,11.3.1PIE中断概述11.3.2PIE中断寄存器11.3.3PIE中断向量表,第12章事件管理器EV,12.1事件管理器的功能12.2通用定时器12.3比较单元与PWM电路12.4捕获单元12.5正交编码电路12.6事件管理器的中断及其寄存器12.7手把手教你产生PWM波形,12.2.1通用定时器的时钟12.2.2通用定时器的计数模式12.2.3通用定时器的中断事件12.2.4通用定时器的同步12.2.5通用定时器的比较操作和PWM波12.2.6通用定时器的寄存器,12.3.1全比较单元12.3.2带有死区控制的PWM电路12.3.3比较单元的中断事件12.3.4比较单元的寄存器,12.4.1捕获单元的结构12.4.2捕获单元的操作12.4.3捕获单元的中断事件12.4.4捕获单元的寄存器,12.7.1输出占空比固定的PWM波形12.7.2输出占空比可变的PWM波形,第13章模/数转换器ADC,13.1X281x内部的ADC模块13.2ADC模块的工作方式13.3ADC模块的中断13.4ADC模块的寄存器13.5手把手教你写ADC采样程序13.6ADC模块采样校正技术,13.1.1ADC模块的特点13.1.2ADC的时钟频率和采样频率,13.2.1双序列发生器模式下顺序采样13.2.2双序列发生器模式下并发采样13.2.3级联模式下的顺序采样13.2.4级联模式下的并发采样13.2.5序列发生器连续自动序列化模式和启动/停止模式,13.6.1ADC校正的原理13.6.2ADC校正的措施13.6.3手把手教你写ADC校正的软件算法,第14章串行通信接口SCI,14.1SCI模块的概述14.2SCI模块的工作原理14.3SCI多处理器通信模式14.4SCI模块的寄存器14.5手把手教你写SCI发送和接收程序,14.1.1SCI模块的特点14.1.2SCI模块信号总结,14.2.1SCI模块发送和接收数据的工作原理14.2.2SCI通信的数据格式14.2.3SCI通信的波特率14.2.4SCI模块的FIFO队列14.2.5SCI模块的中断,14.5.1查询方式实现数据的发送和接收14.5.2中断方式实现数据的发送和接收14.5.3采用FIFO来实现数据的发送和接收,14.3.1地址位多处理器通信模式14.3.2空闲线多处理器通信模式,第15章串行外设接口SPI,15.1SPI模块的通用知识15.2X281xSPI模块的概述15.3SPI模块的工作原理15.4SPI模块的寄存器15.5手把手教你写SPI通信程序,15.2.1SPI模块的特点15.2.2SPI的信号总结,15.3.1SPI主从工作方式15.3.2SPI数据格式15.3.3SPI波特率15.3.4SPI时钟配置15.3.5SPI的FIFO队列15.3.6SPI的中断,第16章增强型控制器局域网通信接口eCAN,16.1CAN总线的概述16.2CAN2.0B协议16.3X281xeCAN模块的概述16.4X281xeCAN模块的寄存器16.5X281xeCAN模块的配置16.6eCAN模块的中断16.7手把手教你实现CAN通信,16.1.1什么是CAN16.1.2CAN是怎样发展起来的16.1.3CAN是怎样工作的16.1.4CAN有哪些特点16.1.5什么是标准格式CAN和扩展格式CAN,16.2.1CAN总线帧的格式和类型16.2.2CAN总线通信错误处理16.2.3CAN总线的位定时要求16.2.4CAN总线的位仲裁,16.3.1eCAN模块的结构16.3.2eCAN模块的特点16.3.3eCAN模块的存储空间16.3.4eCAN模块的邮箱,16.5.1波特率的配置16.5.2邮箱初始化的配置16.5.3消息的发送操作16.5.4消息的接收操作,16.7.1手把手教你实现CAN消息的发送16.7.2手把手教你实现CAN消息的接收(中断方式),第17章基于HDSPSuper2812的开发实例,17.1谈谈通常项目的开发过程17.2设计一个有趣的时钟日期程序17.3设计一个SPWM程序17.4代码烧写入Flash固化,17.2.1硬件设计17.2.2软件设计(含I2C接口程序),17.3.1原理分析17.3.2软件设计,第一次课主要内容及讲解顺序,第一章如何开始DSP的学习和开发,第二章TMS320X2812的结构、资源和性能,第九章通用输入/输出多路复用器GPIO,第三章TMS320X281x的硬件设计,第1章如何开始DSP的学习与开发,1.1DSP基础知识,DSP的前身是TI公司设计的用于玩具上的一款芯片，经过二三十年的发展，在许多科学家和工程师的努力之下，如今DSP已经成为数字化信息时代的核心引擎。被广泛应用于通信（手机）、家电（变频空调）、航空航天、工业测量、控制、生物医学工程以及军事等许许多多需要实时实现的领域。,1.1.1什么是DSP？,DSP=DigitalSignalProcessing处理技术DSP=DigitalSignalProcessor处理器,1.1.2DSP的特点,特别适合于数字信号处理运算单片机，ARM，FPGA哈佛结构，程序空间和数据空间分开，CPU可以同时访问指令和数据；在一个指令周期内可以完成一次乘法和一次加法运算；片内具有快速RAM，通常可以通过独立的数据总线在程序空间和数据空间同时访问；具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；具有快速的中断处理和硬件I/O支持；可以并行执行多个操作；支持流水线操作，使得取址、译码和执行等操作可以重叠执行。,1.1.3DSP与MCU/ARM/FPGA的区别,详见p2DSP数字信号处理MCU单片机，价格便宜ARM面向低预算市场的处理器，事务管理功能，手持设备90%，擅长跑系统FPGA现场可编程逻辑阵列，价格贵,1.1.4需要的知识,硬件部分软件部分信号处理理论,1.2如何选择DSP,考虑因素：处理器的速度、功耗、存储空间的大小（程序、数据）、片内资源（定时器、IO口、DMA通道、中断）供应商：TI50%，ADI较少，MOTO，ZILOG）TI产品（FLV)C2000系列数字及运动控制，C24x,2407,2407，C28x-2810,2812，28335浮点.只有C2000系列有FLASH和异步串口C5000系列-低功耗，手持设备无线终端，80M,400M,C55x,C54xC6000系列C64xC67x，达芬奇DM642宽带网络，数字图像处理，BGA焊接麻烦OMAPDSP+ARM，移动上网设备，多媒体家电Piccolo平台2802x,2803x控制领域，成本相对低，与MCU竞争图1-2分析,1.2.3TIDSP具体型号的含义,1.3DSP的开发平台,全英文开发环境CCS3.3较多CCS4.0较少安装路径不能含中文字符建议默认路径,桥梁数据传输仿真调试程序固化,含有DSP的板子,JTAG,USB传输速度快并口,1.3.1CCS的版本,1.3.2开发工具,目标板,仿真器,查阅了解产品,仿真器HDSP-XDS510USBXDS510USBPLUS,开发板Core2812Super2812Basic2812,HDSP-XDS510PLUS,利用XDS560JTAG技术，稳定性和速度与510相比，都有提升。体积小巧（85*63*15mm），仅银行卡大小，铝合金外壳良好的电磁兼容优化设计，防静电ESD保护。标准Jtag仿真接口，不占用用户资源；特别接口安全保护计划，全面支持JTAG接口热拔插。支持Windows98/NT/2000/XP操作系统，最新支持win732位操作系统。支持TICCS2.X，CCS3.1，CCS3.3，CCS4.12集成开发环境，支持C语言和汇编语言。可仿真调试TI公司TMS320C2000，TMS320C3000，TMS320C5000全系列及TMS320C6000部分型号及OMAP，DM642等DSP芯片。仿真速度快，支持RTDX数据交换。不占用目标系统资源。自动适应目标板DSP电压。设计独特，完全克服目标板掉电后造成的系统死机；完全解决目标板掉电后不能重启CSS的问题。支持多DSP调试，一套开发系统可以对板上的多个DSP芯片同时进行调试。对TI的未来的芯片，只需升级软件便可轻松应用。安装简单，运行稳定，价格低廉。设计时更关注接口的安全性和产品的稳定性、兼容性等问题，提高了产品的抗干扰能力。和专业的电路技术公司合作，PCB板采用国内最好的材料和工艺，焊接采用全自动贴片工艺。,HDSP-CORE2812,采用32位定点DSPTMS320F2812，时钟频率150MHz，可方便应用于电机控制、电源设计、逆变器、变频器、电力自动化装置等工业自动化领域；4层板设计，关注EMC，信号稳定可靠片内：RAM18K，Flash128K外扩：RAM256K，Flash256KPWM：16路（其中4路为独立波形，12路为6对互补波形）；QEP：6通道；ADC：28通道（12位、80ns转换时间、03V量程）；,SCI异步串口：2通道；McBSP同步串口：1通道；SPI同步串口：1通道；eCAN总线：1通道；创新性的可选择AD校正设计，可有效提高TMS320F2812内部AD的采样精度；2*80插针接口，便于二次开发，选配的底板可将2mm间距引脚转换为2.54mm间距引脚，应用更灵活。选配的简易底板可提高HDSP-Core2812运行的稳定性，并可实现1路RS232通信，1路RS485通信。外形尺寸：88mmX66mm,开发环境的搭建,安装CCS软件安装仿真器HDSP-XDS510USBHDSP-Basic2812p22上电顺序p22下电顺序,1.4如何学好DSP,多看多想多动手多交流DSP学习网站：,第2章TMS320X281X的结构、资源及性能,TMS320X2812,32位定点DSP芯片目前性价比最高的强大的数字信号处理能力，较为完善的事件管理能力和嵌入式控制功能广泛应用于工业控制处理速度、处理精度要求较高大批量数据处理的测控场合,片内资源,哈佛结构vs冯-诺依曼结构（图2-1）表2-1硬件特点TMS320C2812128Kx16ROMTMS320F2812128Kx16FLASH,TMS320X2812的硬件特点,TMS320X2812的硬件特点,2.1.1TMS320X281X的性能,1芯片采用了高性能的CMOS技术2支持JTAG在线仿真接口3高性能的32位中央处理器(TMS320C28x),CPU主频高达150MHz，指令周期为6.67ns。采用低功耗设计，当内核电压为1.8V时，主频为135MHz，当内核电压为1.9V时，主频为150MHzI/O口引脚电压为3.3V。FLASH编程电压为3.3V,一个周期内能够完成32位32位的乘法累加运算一个周期内能够完成2个16位16位的乘法累加运算采用哈佛总线结构模式具有快速的中断响应和中断处理能力具有统一的寄存器编程模式编程可兼容C/C+语言以及汇编语言,2.1.1TMS320X281X的性能,4.芯片内的的存储空间5.BootROM空间6.外部存储器接口,片内含有128K16位的FLASH，分为4个8K16位和6个16K16位的存储段具有1K16位的OTPROM空间。18Kx16位随机存储器(SARAM)H0：8K16位。L0和L1：各4K16位。M0和M1：各1K16位。,TMS320F2812,有多达1M16位的总存储空间。3个独立的片选信号。可编程的等待时间。可编程的读写时序。,空间大小为4K16位。内含软件启动模式。内含标准的数学函数库。,目标板外扩256KRAM和256KFLASH,2.1.1TMS320X281X的性能,7.时钟和系统控制8.3个外部中断9.外部中断模块PIE可支持96个外部中断，当前仅使用了45个外部中断。10.3个32位的CPU定时器。11.128位安全密钥12.先进的仿真模式,内含看门狗定时器模块。具有片内振荡器。支持动态锁相环倍频。,具有实时分析以及设置断点的功能。支持硬件仿真。,可以保护FLASH/ROM、OTPROM和L0、L1SARAM。防止系统中的软件程序被修改或读取。,2.1.1TMS320X281X的性能,13.开发工具14.低功耗模式和节能模式15.可选的芯片封装16.温度选择,TI公司DSP集成开发环境(CodeComposerStudio，CCS)。JTAG仿真器，目前主要有XDS510和XDS560，对于仿真TMS320X2812，使用XDS510仿真器已经足够。,支持模式：IDLE空闲、STASNDBY等待、HALT挂起可独立禁止/使能各个外设的时钟。,179引脚的BGA封装，带有外部存储器接口176引脚的LQFP封装，带有外部存储器接口由于BGA封装的焊接比较困难，在小批量的情况下，手工一般无法完成，机器焊接的成本也远远高于LQFP封装的焊接成本，因此，通常设计时使用的是176引脚的LQFP封装。,A：-40+85。S：-40+125。,2.1.2TMS320X2812的片内外设,1,2,4,3,5,6,功能框图,TIMER0可用TIMER1,2保留,事件管理器EV,具有两个事件管理器EVA、EVB。两个事件管理器具有相同功能的定时器、比较单元、捕获单元，只是命名不同而已。每个事件管理器具有2个通用定时器。每个事件管理器具有3个全比较单元。每个事件管理器具有3个捕获单元。共可产生4路独立的PWM波形，和6对共12路互补的PWM波形，因此TMS320X2812可广泛的应用于电力电子、电机控制领域。,1,模数转换器AD,理论上采样精度为12位，在实际使用中采样精度为9位或10位，经过硬件、软件校正措施，精度可有效提高。28路输入通道。具有2个采样保持器(Sample-HoldController)。具有单一或者级联两种转换模式。最高转换速率为80ns(12.5Msps)。,2,串行通信接口SCI,每个TMS320X2812芯片具有2个串行通信接口SCIA和SCIB。采用接收、发送双线制。标准的异步串行通信接口，即UART口。支持可编程配置为多达64K种不同的通信速率。可实现半双工或者全双工的通信模式。具有16级深度的发送/接收FIFO功能，从而有效降低了串口通信时CPU的开销。,3,串行外围设备接口SPI,具有两种可选择的工作模式，主模式或者从模式。支持125种可编程的波特率。发送和接收可以同步操作，可实现全双工通信模式。具有16级深度的发送/接收FIFO功能，发送数据的时候数据与数据之间的延时可以进行控制。,4,局域网通信控制器CAN,支持完全兼容的CAN2.0B总线协议。最高支持1Mb/s的总线通信速率。具有32个可编程的邮箱。低功耗模式。具有可编程的总线唤醒模式。可自动应答远程请求消息。,5,多通道缓冲串行接口McBSP,全双工通信方式双倍缓冲的传送和三倍缓冲的接收，并适用于连续的数据流128个通道可用于传送和接收多通道选择模块允许和终止每一个通道的传输用两个16级、32位的FIFO代替DMA（直接存储器存取）可直接连接于工业标准的多媒体数字信号编解码器、模拟接口芯片以及可串行连接的A/D和D/A转换器,6,2.2TMS320 x2812的引脚分布,179BGA封装图2-3176LQFP封装图2-4,JTAG防反插,引脚功能,TTL电平与CMOS电平的区别不能输入5V输出缓冲能力4mA,所有引脚的输入电平与TTL兼容，输出为3.3V的CMOS电平。,引脚归类,电源-表2-4外部存储器接口XINTF信号-表2-5ADC模拟输入-表2-6GPIO或外围信号-表2-7JTAG接口及其他-表2-8,I输入O输出Z高阻态PU上拉PD下拉,通用输入/输出多路复用器GPIO寄存器,GPIO多路复用器,X281X的DSP为用户提供了56个通用的数字I/O引脚，这些引脚基本上都是多功能复用引脚。X281X的通用输入/输出多路复用器GPIO就是I/O引脚的管理机构，它将56个引脚分成了6组来进行管理，其中GPIOA和GPIOB各管理16个引脚，GPIOD管理4个引脚，GPIOE管理3个引脚，GPIOF管理15个引脚，GPIOG管理2个引脚。,GPIO多路功能复用的原理,GPIO的寄存器,功能选择控制寄存器GPxMUX方向控制寄存器GPxDIR输入限定控制寄存器GPxQUAL数据寄存器GPxDAT置位寄存器GPxSET清除寄存器GPxCLEAR取反寄存器GPxTOGGLE,将PWM1引脚设为PWM或者IO,EALLOW；GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.PWM1_GPIOA0=1;/将PWM1引脚设置为PWM波形的输出引脚GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.PWM1_GPIOA0=0;/将PWM1引脚设置为通用数字I/O口EDIS；,当PWM1为IO口时，设定输入或者输出,EALLOW;GpioMuxRegs.GPADIR.bit.GPIOA0=0;/将PWM1引脚设置为输入引脚GpioMuxRegs.GPADIR.bit.GPIOA0=1;/将PWM1引脚设置为输出引脚EDIS;,输入限定控制寄存器GPxQUAL,判断引脚输入电平的高低,if(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIOA0=1)/PWM1引脚输入的电平是高电平if(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIOA0=0)/PWM1引脚输入的电平是低电平,使引脚输出高电平或者低电平,GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIOA0=1;/PWM1引脚输出高电平GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIOA0=1;/PWM1引脚输出低电平,寄存器位与I/O引脚之间的对应关系,表9-3至表9-8,第3章硬件设计,3.1如何保证X2812系统的正常工作3.2常用硬件电路的设计3.3D/A电路的设计以及波形发生器的实现,引脚归类,电源-表2-4外部存储器接口XINTF信号-表2-5ADC模拟输入-表2-6GPIO或外围信号-表2-7JTAG接口及其他-表2-8,I输入O输出Z高阻态PU上拉PD下拉,从DataSheet文档的典型应用学起测试过程中，能用示波器的话尽量不用万用表2812芯片对电源要求很敏感,3.1如何保证2812系统正常工作,在每次上电之前，一定要检查电源跟地是否短接。电源芯片产生的电压要稳定在3.3V和1.8V。,大量的实验表明，常常可能由于锡渣或者其他的一些不起眼的小原因导致电路板上电源和地直接连接一起，如果在上电之前没有检查清楚，那么上电之后只有一种结果，电源跟地相接，板子直接报废，等待的是更大的麻烦。所以，切记每次上电之前一定要检查。,电源芯片上电容的不匹配，有可以能导致电源芯片里面的振荡电路工作一段时间后不再振荡，或者振荡频率所对应的不是所要求输出的电压值。在设计电源时除了需要考虑电源的散热问题之外，还要考虑电容匹配问题。计算之后多次测量，取最佳值。,如何保证2812系统正常工作,要按照正常的步骤来操作。不要热插拔JTAG。复位电路的设计错误也会导致系统不能正常运行。,尽管很多开发板厂家号称自己的开发板仿真器支持热插拔，但是事实并非如此，大量实验说明，带电停止或运行仿真器都有可能造成运行环境的死机。,3.2常用硬件电路的设计,以Basic2812为例最小系统的概念p45重视DataShe