第02章 硬件结构

第2章TMS320x28xx的硬件结构2.1C28x的基本结构2.2C28x的主要特性2.3C28x的内部总线结构2.4C28x的存储空间结构2.5C28x的片内外设电路2.6C28x的系统控制2023/2/11DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构TMS320C2000系列DSP集微控制器和高性能DSP的特点于一身，具有强大的控制和信号处理能力，能够实现复杂的控制算法,大幅度提高应用效率、降低功耗。

TMS320C2000系列DSP芯片上整合了FLASH存储器、快速的AD转换器、增强的CAN模块、时间管理器、正交编码电路接口、多通道缓冲串口等外设。2023/2/12DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.1’C28x的基本结构

TMS320C28x（简称’C28x）是TI公司为实现低功耗、高速实时信号处理而专门设计的32位定点数字信号处理器内核，采用改进的哈佛结构，具有高度的操作灵活性和运行的高速度，适应于控制系统等实时嵌入式应用的需要。2023/2/13DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.1’C28x的基本结构

1.’C28x的主要优点

①围绕3组数据总线和3组地址总线而建立的改进哈佛结构，提高了系统的多功能性和操作的灵活性。②

具有高度并行性和专用硬件逻辑的CPU设计，提高了芯片的性能。

③

具有完善的寻址方式和高度专业化指令系统,更适应于快速算法的实现和高级语言编程的优化。

2023/2/14DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.1’C28x的基本结构

1.’C28x的主要优点

④模块化结构设计，使派生器件得到了更快的发展。⑤采用先进的IC制造工艺，降低了芯片的功耗,提高了芯片的性能。

⑥采用先进的静态设计技术，进一步降低了功耗，使芯片具有更强的应用能力。2023/2/15DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.’C28x的内部结构

TMS320C28x的组成

中央处理器CPU

I/O功能扩展接口

内部总线控制

特殊功能寄存器

数据存储器RAM

程序存储器Flash/ROM

串行口Jtag接口

定时系统

中断系统2023/2/16DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.’C28x的内部结构

功能框图（见下一页）2023/2/17DSP技术及应用2023/2/18DSP技术及应用TMS320X28xx系列DSP比较2023/2/19DSP技术及应用C24x系列CPU单元结构框图2023/2/110DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.2

’C28x的主要特性

1．CPU

高性能静态CMOS技术：150MHz，低功耗（核电压1.8V，I/O口电压3.3V）

32-bit定点DSPTI近年新推出的32位定点DSP芯片。其乘法器可以执行32×32位的乘法，得到64位的结果。参与乘法的两个乘数可以是带符号的数、不带符号的数，或一个带符号的数而另一个为不带符号的数。2023/2/111DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.2

’C28x的主要特性

1．CPU

C28X支持32位单周期指令，其数据地址为32位，程序地址为22位，可以访问4G字（16位）的数据空间和4M字的程序空间。32x32bitMAC2次单周期16x16MAC(DMAC)快速中断响应机制单周期读、写、修改指令8级流水线，完全避免硬件流水线冲突向上代码兼容性：C27x目标-兼容模式、C28x模式及C2xLP源-兼容模式2023/2/112DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构

2.2

’C28x的主要特性

2．存储器

片内集成大容量存储器：最多128K字的Flash存储器、1K字的OTP型ROM、18K字RAM外部存储器接口EMIF：多达1MB的存储器、可编程软件等待状态、三个独立的片选2023/2/113DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构

2.2

’C28x的主要特性

2．存储器

片内存储器8K×16位的Flash存储器1K×16位的OTP型只读存储器L0和L1：两块4K×16位的单口随机存储器（SARAM）H0：一块8K×16位的单口随机存储器M0和M1：两块1K×16位的单口随机存储器自举只读存储器（BootROM）4K×16位2023/2/114DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构

2.2

’C28x的主要特性

3．指令系统●支持单指令重复和块指令重复操作●支持存储器块传送指令●支持32位长操作数指令●具有支持2操作数或3个操作数的读指令●具有能并行存储和并行加载的算术指令●支持条件存储指令及中断快速返回指令

2023/2/115DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构

2.2’C28x的主要特性

4．系统控制●具有软件可编程等待状态发生器●设有可编程分区转换逻辑电路●带有内部振荡器或外部时钟源的片内锁相环（PLL）发生器●具有外部总线判断控制，以断开外部的数据总线、地址总线和控制信号●数据总线具有总线保持器特性2023/2/116DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构

2.2

’C28x的主要特性

5．在片外围电路两个事件管理器EVA、EVB（每个包含2个16位通用定时器、8个PWM通道、3个捕获单元、QEP接口电路）12位ADC3个通用定时器TIMER0/1/28到16位可编程的SCI16位SPI多通道缓冲串行口（McBSP）增强型CAN控制器最多56个通用IO2023/2/117DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.2’C28x的主要特性

6．电源●具有多种节电模式。可用IDLE1、IDLE2和IDLE3指令来控制芯片功耗，使CPU工作在省电方式。●可在软件控制下，禁止CLKOUT输出信号。

7．片内仿真接口●具有符合IEEE1149.1标准的片内仿真接口。

2023/2/118DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.3C28xDSP的内部总线结构

TMS320C28x的结构是以5组32位总线和1组22位为核心，形成了支持高速指令执行的硬件基础。3个地址总线PABProgramaddressbus.ThePABcarriesaddressesforreadsand

writesfromprogramspace.PABisa22-bitbus.DRABData-readaddressbus.The32-bitDRABcarriesaddressesfor

readsfromdataspace.DWABData-writeaddressbus.The32-bitDWABcarriesaddressesfor

writestodataspace.2023/2/119DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.3C28xDSP的内部总线结构Thememoryinterfacealsohasthreedatabuses:PRDBProgram-readdatabus.ThePRDBcarriesinstructionsordataduring

readsfromprogramspace.PRDBisa32-bitbus.DRDBData-readdatabus.TheDRDBcarriesdataduringreadsfromdata

space.PRDBisa32-bitbus.DWDBData-/Program-writedatabus.The32-bitDWDBcarriesdataduring

writestodataspaceorprogramspace.2023/2/120DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.3C28xDSP的内部总线结构

ROM/

FlashSARAMMemory-

Mapped

Registers外设地址总线外设数据总线

ControlBusPABDRABDWABPRDBDRDBDWEBExternal

SignalsCPUOn-Chip

Peripherals/

Registers2023/2/121DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.3C28xDSP的内部总线结构AccessTypeAddressBusDataBusReadfromprogramspacePABPRDBReadfromdataspaceDRABDRDBWritetoprogramspacePABDWDBWriteto

dataspaceDWABDWDB2023/2/122DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.3C28xDSP的内部总线结构能同时进行的操作：1.ReadfromprogramspaceWritetodataspace2.ReadfromdataspaceWritetodataspace

3.ReadfromdataspaceWritetoprogramspace2023/2/123DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构1．PRDBProgram-readdatabus主要用来传送取自程序存储器的指令代码和立即操作数。从：程序空间(使用地址总线PAB)到：数据空间的目标地址或CPU中的乘法器和加法器PRDB总线既可以将程序空间的操作数据(如系数表)送至数据空间的目标地址中，以实现数据移动，也可以将程序空间的操作数据传送乘法器和加法器中，以便执行乘法-累加操作。2023/2/124DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2．DRDBData-readdatabus总线分别与不同功能内部单元相连接:如：CPU、程序地址产生逻辑PAGEN、数据地址产生逻辑

DAGEN、片内外设和数据存储器等。3．DWDBData-/Program-writedatabus2023/2/125DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构

2.4

C28x的存储空间和存储器空间配置

2.4.1存储空间分成3个相互独立可选择的存储空间：（统一编址）

64K字（16位）的程序存储空间；

64K字（16位）的数据存储空间；

64K字（16位）的I/O空间。

程序存储空间：用来存放要执行的指令和指令执行中所需要的系数表(数学用表)；

数据存储空间：用来存放执行指令所需要的数据；

I/O存储空间：用来提供与外部存储器映射的接口，可以作为外部数据存储空间使用。2023/2/126DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构

2.4

C28x的存储空间和F2812的存储器映射2.4.2F2812的片内存储器：所有’C28x芯片都含有片内RAM和ROM。DARAM：由存储器内的一些分块组成。每个DARAM块在单周期内能被访问2次。

SARAM：由存储器分块组成。

每个SARAM块在单周期内只能被访问1次。片内RAM

：DARAM和SARAM既可以被映射到数据存储空间用来存储数据，也可以映射到程序空间用来存储程序代码。（SARAM——单寻址RAM）片内ROM：主要存放固化程序和系数表。一般构成程序存储空间，也可以部分地映射在数据存储空间。2023/2/127DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构

2.4

C28x的存储空间和F2812的存储器映射2.4.2F2812的片内存储器：片内存储器的优点：

●不需要插入等待状态；

●与外部存储器相比，成本低；

●比外部存储器功耗小。2023/2/128DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.4.3

F2812的存储器映射

内部RAM总是映射到数据存储空间，但也可映射到程序存储空间。

ROM可以灵活地映射到程序存储空间，同时也可以部分地映射到数据存储空间。存储空间的任何一种存储器都可以驻留在片内或片外。

2023/2/129DSP技术及应用第2章TMS320C28x的硬件结构2.4.3.1程序存储空间1．程序存储空间的配置

程序存储空间可通过PMST寄存器的MP/MC和OVLY控制位来设置内部存储器的映射地址。

●

MP/MC控制位用来决定程序存储空间是否使用内部存储器。当MP/MC=0时，称为微计算机模式。当MP/MC=1时，称为微处理器模式。

2023/2/130DSP技术及应用DSP系列DSP类型特性C28x32位定点150MIPS，32×32位的乘法累加器，外设中断扩展模式，SCI、SPI、CAN、12位AD(80ns)、McBSP、watchdog、内部flash存储器，1.9V内核电压C24x16位定点40MIPS，16×16位乘法累加器，中断控制器，EMIF接口，SCI、SPI、CAN、10位AD(375ns)、McBSP、watchdog、内部Flash存储器，3.3V内核电压C28x与C24x的性能比较2023/2/131DSP技术及