DSP原理与开发.doc

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1、第1章 芯片结构及性能概述TMS320C2000系列是美国TI公司推出的最佳测控应用的定点DSP芯片，其主流产品分为四个系列：C20x、C24x、C27x和C28x。C20x可用于通信设备、数字相机、嵌入式家电设备等；C24x主要用于数字马达控制、电机控制、工业自动化、电力转换系统等。近年来，TI公司又推出了具有更高性能的改进型C27x和C28x系列芯片，进一步增强了芯片的接口能力和嵌入功能，从而拓宽了数字信号处理器的应用领域。TMS320C28x系列是TI公司最新推出的DSP芯片，是目前国际市场上最先进、功能最强大的32位定点DSP芯片。它既具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌

2、入式控制功能，特别适用于有大批量数据处理的测控场合，如工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪器仪表及电机、马达伺服控制系统等。本章将介绍TMS320C28x系列芯片的结构、性能及特点，并给出该系列芯片的引脚分布及引脚功能。1.1 TMS320C28x系列芯片的结构及性能C28x系列的主要片种为TMS320F2810和TMS320F2812。两种芯片的差别是：F2812内含128K16位的片内Flash存储器，有外部存储器接口，而F2810仅有64K16位的片内Flash存储器，且无外部存储器接口。其硬件特征如表1-1所示。表1-1 硬件特征特 征F2810F2812指令周期（150MHz）

3、6.67ns6.67nsSRAM（16位/字）18K18K3.3V片内Flash（16位/字）64K128K片内Flash/SRAM的密钥有有Boot ROM有有掩膜ROM有有外部存储器接口无有事件管理器A和B（EVA和EVB）EVA、EVBEVA、EVB *通用定时器44 *比较寄存器/脉宽调制1616 *捕获/正交解码脉冲电路6/26/2看门狗定时器有有12位的ADC有有 *通道数1616续表特 征F2810F281232位的CPU定时器33串行外围接口有有串行通信接口（SCI）A和BSCIA、SCIBSCIA、SCIB控制器局域网络有有多通道缓冲串行接口有有数字输入/输出引脚（共享）有有

4、外部中断源33供电电压核心电压1.8VI/O电压3.3V核心电压1.8VI/O电压3.3V封装128针PBK179针GHH，176针PGF温度选择 A：-40 +85 S：-40 +125PBK仅适用于TMSPGF和GHH仅适用于TMS产品状况产品预览（PP）高级信息（AI）产品数据（PD）AI（TMP）AI（TMP）注：“S”是温度选择（-40 +125）的特征化数据，仅对TMS是适用的。产品预览（PP）：在开发阶段的形成和设计中与产品有关的信息，特征数据和其他规格是设计的目标。TI保留了正确的东西，更换或者终止了一些没有注意到的产品。高级信息（AI）：在开发阶段的取样和试制中与新产品有关的

5、信息，特征数据和其他规格用以改变那些没有注意到的东西。产品数据（PD）：是当前公布的数据信息，产品遵守TI的每项标准保修规格，但产品加工不包括对所有参数的测试。TMP：最终的硅电路小片，它与器件的电气特性相一致，但是没有进行全部的品质和可靠性检测。C28x系列芯片的主要性能如下。1高性能静态CMOS（Static CMOS）技术l 150MHz（时钟周期6.67ns）l 低功耗（核心电压1.8V，I/O口电压3.3V）l Flash编程电压3.3V2JTAG边界扫描（Boundary Scan）支持3高性能的32位中央处理器（TMS320C28x）l 16位16位和32位32位乘且累加操作l

6、16位16位的两个乘且累加l 哈佛总线结构（Harvard Bus Architecture）l 强大的操作能力l 迅速的中断响应和处理l 统一的寄存器编程模式l 可达4兆字的线性程序地址l 可达4兆字的数据地址l 代码高效（用C/C+或汇编语言）l 与TMS320F24x/LF240x处理器的源代码兼容4片内存储器l 8K16位的Flash存储器l 1K16位的OTP型只读存储器l L0和L1：两块4K16位的单口随机存储器（SARAM）l H0：一块8K16位的单口随机存储器l M0和M1：两块1K16位的单口随机存储器5根只读存储器（Boot ROM）4K16位l 带有软件的Boot模式

7、l 标准的数学表6外部存储器接口（仅F2812有）l 有多达1MB的存储器l 可编程等待状态数l 可编程读/写选通计数器（Strobe Timing）l 三个独立的片选端7时钟与系统控制l 支持动态的改变锁相环的频率l 片内振荡器l 看门狗定时器模块8三个外部中断9外部中断扩展（PIE）模块l 可支持96个外部中断，当前仅使用了45个外部中断10128位的密钥（Security Key/Lock）l 保护Flash/OTP和L0/L1 SARAMl 防止ROM中的程序被盗113个32位的CPU定时器12马达控制外围设备l 两个事件管理器（EVA、EVB）l 与C240兼容的器件13串口外围设备

8、l 串行外围接口（SPI）l 两个串行通信接口（SCIs），标准的UARTl 改进的局域网络（eCAN）l 多通道缓冲串行接口（McBSP）和串行外围接口模式1412位的ADC，16通道l 28通道的输入多路选择器l 两个采样保持器l 单个的转换时间：200nsl 单路转换时间：60ns15最多有56个独立的可编程、多用途通用输入/输出（GPIO）引脚16高级的仿真特性l 分析和设置断点的功能l 实时的硬件调试17开发工具l ANSI C/C+编译器/汇编程序/连接器l 支持TMS320C24x/240x的指令l 代码编辑集成环境l DSP/BIOSl JTAG扫描控制器（TI或第三方的）l

9、硬件评估板18低功耗模式和节能模式l 支持空闲模式、等待模式、挂起模式l 停止单个外围的时钟19封装方式l 带外部存储器接口的179球形触点BGA封装l 带外部存储器接口的176引脚低剖面四芯线扁平LQFP封装l 没有外部存储器接口的128引脚贴片正方扁平PBK封装20温度选择l A：-40 +85l S：-40 +125C28x系列芯片的功能框图如图1-1所示。代码保护的模块图1-1 C28x功能框图1.2 F2812外设介绍（1）、事件管理器在2812上有两个事件管理器，EVA和EVB，是数字电机控制应用的使用到的非常重要的外设，能够试下机电设备控制的多种必要功能，每个事件管理器包括：定时

10、器、比较器、捕捉单元、PWM逻辑电路、正交编码脉冲电路以及中断逻辑电路等。（2）、模数转换模块2812上的ADC模块将外部的模拟信号转换成数字量，ADC模块可以讲控制信号进行滤波或者实现运动控制系统的闭环控制，尤其在电机控制系统中，采用ADC模块采集电机的电流或者电压实现电流环、电压环的闭环控制。（3）、SPI和SCI通信接口SPI是一个告诉同步串行通信接口，能够实现DSP与外部设备或另一个DSP之间的串行通信。SCI属于一步粗安心接口，支持标准的UART异步通信模式，可以通过SCI串口与CPU或者其他的一般外设进行通信。（4）、CAN总线通信模块F2812上的CAN总线是增强型的eCAN接口

11、，支持完整的CAN2.0协议，有32个可以配置的收/发邮箱，支持消息定时功能，而且抗干扰性强，最高通信速率可达到1Mbps，通过该接口可以构建可靠地CAN总线控制或检测系统。（5）、看门狗当我们进行软件编程时经常会遇到看门狗复位。看门狗主要用来检测软件和硬件的运行状态，当内部计数器一处使将产生一个复位信号。为了比便不必要的复位，用户乣定期的对看门狗定时器进行复位。如果不明原因使CPU得程序中断，看门偶将产生一个复位信号。最常见的就是系统软件进入了一个死循环或者CPU的程序运行到了不确定的的程序空间，从而使系统不能正常工作，这种情况先看门狗uishiCPUfuwei能偶有小的提高系统的可靠性（6

12、）、通用数字引脚I/O口F2812引脚中的一部分可以作为特殊功能引脚或普通的GPIO引脚，具体选择何种功能通过对相应控制寄存器的设置实现。（7）、PLL时钟模块PLL（锁相环）主要用老控制DSP内核的哦你工作频率，外部提供一个参考时钟输入，经过锁相环倍频或者分频后提供给DSP内核。（8）、外部中断接口F2812数字信号处理器支持多种外设中断，外设中断扩展模块最多支持96个独立的中断。这些中断分成8组，每组12个中断源。根据中断向量表来确定产生的中断的类型。CPU将自动获取中断向量，在响应中断时，CPU需要将9个系统时钟完成中断向量的取货和重要CPU寄存器的保护。当我们在时间敏感程序的设计时需要

13、将由该中断响应延时的9个系统时钟考虑进去。（9）、存储器及其接口2812采用统一编址方式，芯片内部提供18KB的SARAM和128KB的Flash存储器。芯片同时提供外部存储器扩展接口，外部最高可达1MB的寻址空间。对于存储器的使用我们将在.CMD文件的编写是做详细的介绍。第二章 如何开始DSP的学习2.1 DSP的基础知识DSP最早的时候是由TI公司设计用来在玩具上的一款芯片，经过20-30年的发展，如今DSP已经成为我们数值化信息时代的一种主控芯片，被广泛应用到各个领域里面，例如通信，我们的手机里面很多实用DSP做主控芯片的，另外家电变频的空调冰箱等都是用DSP做主控芯片的隔离空调大的广告

14、掌握核心科技，它里面所用的主控芯片就是一款DSP。但是目前国内还没有能力来设计和生产DSP芯片。DSP还被应用到航空航天，工业的测量、控制，生物医学工程以及军事等很多领域。DSP具有两层含义;一个是数字信号处理技术，另外一个就是数字信号处理器，以往大家接触到的多是偏于理论的，在本课程中我们为大家讲述的主要是数字信号处理器，更具体一点是TI公司生产的TMS320F2812这一款芯片的使用，如何将数字信号处理技术应用到数字信号处理器当中2.2 DSP与MCU、ARM、FPGA的区别DSP的特点；采用哈佛结构，程序空间与数据空间是分开的，使得CPU能够同时访问指令和数据，从这一点来看可以发现DSP比

15、单片机等采用冯诺依曼结构的MCU先进很多。但单片机价格很低。 TI公司的C2000系列DSP也主要用来控制领域，除了强大的数据处理能力以外在控制领域应用也很广泛。ARM是一个面向低预算市场的微处理器，具有比较强的事物管理功能，适合用来做操作系统，主要的有事体现在控制方面FPGA；是现场可编程门阵列的缩写，内部含有含有大量的逻辑单元阵列，用户可以哦通过对FPGA内部的逻辑模块和IO模块进行重新配置，来实现用户自己的功能，使用FPGA可以大大缩短数字电路的设计时间，但FPGA的价格非常贵。2.3 DSP芯片的选择 DSP的选型是主要考虑的是处理速度、功耗（功耗越小越好）、存储空间（又分为程序存储空

16、间和数据存储空间）、片内资源（比如片内定时器、IO口、DMA通道数，终端的数量）（1）系统特点每种DSP都有自己比较适合的应用领域。以TI公司的DSP为例，C2000系列处理器提供多种控制系统使用的外围设备，比较适合控制领域；C5000系列处理速度快、功耗低、相对成本低廉等特点，主要用于编写设备及消费类电子设备使用；C6000系列预算速度快，精度高，更适合图像处理、通信设备领域。因此在系统设计是首先要根据系统特点进行处理器的选择。（2）算法格式DSP分为定点和浮点两类。数字信号处理算法有多种，不同系统、不同算法对算法格式和处理进精度要求不同，浮点运算可以实现大的动态数据范围。采用浮点DSP设计

17、系统时，一般不需要考虑处理的动态范围和精度，更适合高级语言编写，但成本和功耗较高。可以通过算法模拟确定动态范围和精度，确定选用的DSP类型。（3）处理速度处理速度是选择DSP时最重要的考虑因素，与时钟的频率有密切关系。（4）功耗（5）性价比。TI公司目前主推的DSP有C2000、C5000、C6000、达芬奇、OMAP等几个系列C2000主要用于数字控制和运动控制，常用的有24系列和28 系列。其中2406、2407、2802、2812是定点的芯片，28335是浮点的芯片。本教程主要来讲2812。C2000些列主要用于控制领域，他的一个主要特点是有大量的外设资源，比如说有AD、定时器、各种串口

18、（包括同步的和异步的）、看门狗、CAN总线和PWM发生器，只有C2000系列的DSP里面才有FLASH和异步通信串口（能够和PC机连接进行通信）。C5000主要面向低功耗的首次设备无线终端，主频可达到80M-400M之间。用的比较多的是C55系列和C54系列。当前来说C5000些列应用的比较少。C6000主要面向高端的宽带网络、数字图像处理。C6000系列的只提供BGA封装的，也只能够用于多层的PCB板。用的比较多的是C64XX和C67XX。达芬奇系列用的比较多的是安全监控领域。用得较多的比如DM642。OMAP系列实际上是在DSP的基础上增加了一个RAM核，是一个双核的处理器。继承了RAM的

19、命令和控制功能，加上DSP的实时信号处理能力使得比较适合用于移动上网设备和多媒体家电当中。下面来看看DSP芯片的具体含义：芯片上会写有TMS320F2812PGFA这些数值具体代表了那些含义TMS:代表的是合格产品，除此之外还有TMX(试验产品)和TMP(模型产品)，目前市场上能够买到的都是TMS系列。320是TI公司的一个DSP产品系列，除此之外还有430（单片机的一个系列）和470（RAM的一个产品系列）；F指的是内部的存储器是FLASH,除此之外还有C（内部的存储器是ROM）2812是产品的序列PGF是指芯片的封装是176引脚。除此之外还有PBK（128引脚）GHH（179个引脚）A代表

20、温度的范围指的是-45到85 。还有S级是-45到125之间。 除此之外芯片上的字符表示的是芯片的产地批次等信息。2.4 DSP开发用到的工具主要分为硬件和软件两部分软件主要是TI提供的CCS。CCS版本主要有2.2版,3.1版和3.3版，最新的应经出到了4.0版。用的最多的还是CCS3.3。CCS软件的安装比较简单，网络上可以很容易下载到，需要注意的是安装时，安装路径不能含有中文字符。否则在打开我们自己建立的工程时会产生错误。硬件主要是指仿真器和DSP的版子。仿真器就是一个桥梁将CCS与DSP连接起来，能够把DSP内部的寄存器的数据传到CCS，主要是仿真和调试的功能。当仿真调试完成以后，将程

21、序固化到DSP也需要仿真器。平时使用时仿真器和DSP版通过JATGA接口连接。仿真器通过USB口连接到计算机。以前有使用并口实现仿真器与计算机的连接，但由于现在笔记本上已经将并口取消，而且USB传输速度比较快，并口基本上已经被USB取代。嵌入式系统通常使用两种语言，一种汇编语言，一种是C语言。F2812的开发及支持汇编语言也支持C语言。绝大多数情况下是使用C语言开发，只有在对时间要求非常严格的情况下才会插入汇编，使用汇编与C混合编程的方法进行编程。 第三章 F2812片内资源、存储器映射以及CMD文件的编写在今天的课程中，我们将带领大家一起学习2812的片内资源，初步了解它究竟有哪些本事，能拿

22、来干些什么，然后一起了解2812存储器的结构，统一编址的方式、存储器映射关系。3.1 F2812的片内资源 我们知道，TMS320F2812是32位的定点DSP，它既具有数字信号的处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特别适合用于需要大批量数据处理的测控领域，例如自动化控制、电力电子技术、智能化仪表、电机伺服控制。F2812的内部资源如图3.1所示。 图3.1 2812内部资源框图2812采用了高性能的静态CMOS技术，时钟频率可达150MHZ（6.67ns），其核心电压为1.8V，I/O口电压3.3V，Flash编程电压也为3.3V，所以我们在设计2812电源部分的时候，需要将

23、常用的5V电压转换成1.8V和3.3V的电压之后，才能供给2812。具体的设计我们将会在以后的硬件设计内容里进行探讨。让我们一起来看看图1，最左边的A(18-0)和D（15-0）是表示2812外扩存储器的能力，2812外扩的存储空间最大是219*16 bit，就是说最多只能扩512K个存储单元，每一个存储单元的位数为16位。 从图中我们也可以看到，F2812支持JTAG边界扫描（Boundary Scan）,这也是为什么我们的仿真器都是采用JTAG口的原因了，在这里，提醒大家一点的就是，仿真的时候，JTAG口的方向不能插反，如果插反的话会将仿真器烧坏。我们所使用的14针JTAG口的第6针是空脚

24、，所以一般情况下仿真器JTAG线的第6针是填针的，同时在板子上的第6脚是拔空的，这样可以防止您插反JTAG口，以避免不必要的损失。这一点，在我们自己设计板子的时候尤其需要注意。在上图中，我们可以看到连接整个芯片各个模块的两条黑色的线，从英文单词上我们可以看到一条是Program Bus，另一条是Data Bus，就是程序总线和数据总线。这个概念讲的还是比较笼统的，下面我们详细分析这两天总线，并结合图中总线上的各个箭头来理解这些概念。 我们首先需要知道2812的存储器空间被分成了2块，一块是程序空间，一块是数据空间，而无论是那一块的内容，我们都需要借助于两种总线来进行传送相关的内容地址总线和数据

25、总线，用地址总线来传送存储单元的地址，而用数据总线来传送存储单元内的内容。2812的存储器接口具有3条地址总线和3条数据总线。我们就接着讲2812内部的存储器资源。CPU本身没有存储器，但是2812片内集成了RAM、ROM和FLASH，具体的存储器资源如表3.1所示：表3.1 DSP内部存储资源存储器名称存储器容量存储器名称存储器容量FLASH 128K*16位 M0(SRAM) 1K*16位 H0(SRAM) 8K*16位 M1(SRAM) 1K*16位 L0(SRAM) 4K*16位 Boot ROM 4K*16位 L1(SRAM) 4K*16位 OTP（一次性可编程程序空间） 1K*16

26、位 我们通常在调试程序的时候把程序load到RAM里，而固化程序的时候才会把程序烧写到FLASH里。结束这些看了头晕的内容吧，来了解一下稍微轻松些的CPU资源和外设资源吧。2812有3个32位的CPU定时器，支持动态的改变锁相环的频率，有片内振荡器和看门狗定时器模块。2812具有3个外部中断，但是2812具有外部中断的扩展模块（PIE），它可支持96个外部中断，不过当前仅仅使用了45个外部中断，其他为保留，将来2812功能扩展之后说不定会用到哦。具有128位的密钥，用于保护FLASH、OTP和L0、L1中的内容不被盗读。3.2 TMS320 F2812 的存储器映射存储器映像也就是存储器的地图

27、，给存储器单元划分地址，我们可以根据这些地址找到相应的存储器，才可以将指令或数据放到相应的存储单元里面去。可以给每一个存储单元分配地址，相临的存储单元地址加1。F2812的存储器是统一编址的，使用连续的地址范围从0x0x3fffff。把所有的存储器（包括外扩的片外存储器）都放到这个线性的地址空间里面，每一个存储单元的地址都是唯一的。F2812的存储器映射如图3.2所示。图3.2 F2812的存储器映射外设帧0、1、2这三个空间只能为数据空间，而且这三块用来存储2812所有的外设寄存器。外设帧1、2为protected类型。也就是说这些空间里面的外设寄存器不能随便进行配置。在改变这些寄存器的值时

28、需要“EALLOW”和“EDIS”。地址0x0x到的片内存储器被保留，用户不能使用，一部分的地址用来为外部扩展存储器第0区和第1区的地址范围。第0区大小为8K地址范围0x0x，第1区大小也是8K，地址范围是0x0x，而且第0区和第1区使用一个公用的片选信号XZCS0ANDCS1。第1区也是protected类型，受到EALLOW和EDIS保护。外部存储区的第2区和第6区最大都可外扩512K的空间。其中第2区的地址范围是0x0x，第6区的地址范围是0x0x。OTP也就是一次可编程空间，当数据写到其中之后，里面的内容无法再改变。地址范围是0x3D78000x3D7C00，其中的1K空间已经有TI公

29、司留作系统测试所用，剩下的1K空间可供用户使用。一般不使用该区域，如果使用即可做程序存储区也可作为数据存储区，同时该模块中的内容也受到代码安全模块（CSM）的保护。大小为2K *16位空间。之后的区域为F2812的128K FLASH空间。FLASH空间的0x3FFF80x3F8000的部分一共为8 x 16K，共128位。这128位用作FLASH的密码取，用来保护FLASH中的内容。这128位密码还可以保护L0、L1区域，因为L0、L1也是Security Block,受到密钥的保护。接下来的8K 16位空间为H0空间，最后为Boot Rom和外扩第7区的空间。地址范围0x3FF0000x3

30、FFFC0同时对应这两个空间。由于每个地址只能对应一个唯一的存储空间，也就是这两个区域同时只能使用一个区域。这取决于MP/MC引脚的状态。如果引脚MP/MC接地，MP/MC的值时0的话，那么我们使用的是片内的Boot Rom空间，也就是说程序是从片内存储区启动的。如果说MP/MC这个引脚接的是3.3V的高电平，那么它的值是1，使用的是外接的第7区，程序是从外扩的第7区启动的。当MP/MC这个引脚接地时，CPU处在微计算机模式下；当MP/MC这个引脚接高电平时，CPU处在微处理器模式下。我们通常让CPU运行在微计算机模式下。Boot Rom区域也称为引导Rom,实现DSP的Boot Leader

31、功能，这一部分空间里主要安装TI产品的版本号、发布的数据、校验求和信息、复位矢量、CPU矢量以及一些数学表格。厂家在芯片出厂时已经在Boot Rom的0x3FFC000x3FFFBF这一段装有TI的引导装载程序。当DSP被设置为微计算机模式时，CPU在复位后就会执行这段程序，然后完成Boot Leader功能。平时使用时，当CCS通过仿真器与DSP建立连接后会弹出一个代码段，其中的内容可以看到程序的指针指在了0x3FFC00地址上。片内的FLASH空间即可作为程序空间也可作为数据空间，这一部分也是受到代码安全模块（CSM）保护的。FLASH在操作时是分区段镜像的，可以单独对某些段进行操作，具体

32、分段情况如下表3.2所示。表3.2 F2812 FLASH存储空间区段分布地址范围段 名0x3D80000x3D9FFF段J 8K * 16 位0x3DA0000x3DBFFF段I 8K* 16 位0x3DC0000x3DBFFF段H 8K* 16 位0x3E00003E7FFF段G 8K* 16 位0x3E40000x3E7FFF段F 8K* 16 位0x3E80000x3EBFFF段E 8K* 16 位0x3EC0000x3EFFFF段D 8K* 16 位0x3F00000x3FFFFF段C 8K* 16 位0x3F40000x3F5FFF段B 8K* 16 位0x3F60000x3F7F

33、F6段A8K* 16 位0x3F7FF80x3F7FFF安全密码 8* 16 位共分配了10个段，其中安全密码模块一共占 8个存储单元，每个单元为16位，所以安全密码一共是128位。代码安全模块（CSM）的作用:当我们的程序烧写到FLASH里面之后，果没有密码的保护，很容易通过JATG口将FLASH中的内容读出来，程序代码无保密性。第四章 F2812的时钟和控制系统 DSP，其他的控制芯片都一样，都需要一个类似于心脏的模块来提供其正常运行的动力和节奏。今天，我们就来和大家一起学习F2812的“心脏”F2812的振荡器、锁相环PLL和时钟机制。 在开始今天的主要内容之前，我们先来说明一点，在后续

34、的课程中，我们会涉及到2812内部大量的寄存器单元，由于寄存器的内容和各个位的定义都是固定的，在我们的课程中将不会对寄存器做详细的介绍，请大家各自参考手中的书籍，查询相关寄存器的内容。4.1振荡器OSC和锁相环PLL 为了能够让F2812按部就班的执行相应的代码，实现功能，我们得让F2812“活“起来，得向它不断的提供规律的时钟脉冲，这一功能就由F2812内部的振荡器OSC和基于PLL的时钟模块来实现了。让我们一起来看下面的图4.1所示：图4.1 DSP内部锁相环与震荡器 如上图所示，2812基于PLL的时钟模块可以采用两种模式，一种是PLL未被禁止的情况下（旁路或使能），使用外部晶振给281

35、2提供时钟信号，使用X1/CLKIN引脚和X2引脚；另外一种PLL被禁止的情况下，旁路片内振荡器，由外部时钟源提供时钟信号，即将外部振荡器的信号输入到X1/XCLKN引脚，此时X2引脚不使用。通常情况下，我们都是采用前面的方式，由外部晶振通过片内OSC来产生时钟信号。4.2 .2812芯片中各种时钟信号的产生情况 2812芯片内各种时钟信号的产生情况如图4.2所示。CLKIN是经过PLL模块后送往CPU的时钟信号，经过CPU分发，作为SYSCLKOUT送至各个外设。因此，SYSCLKOUT=CLKIN。图4.2 DSP个外设时钟信号的产生我们在使用2812开发的时候，通常会用到一些外设，例如S

36、CI,EV,AD等，要使得这些外设工作，首要的就是向其提供时钟信号，因此，我们在系统初始化的时候，就需要对使用到的各个外设的时钟进行使能，外部晶振的信号经过振荡器和PLL锁相环模块以后产生了一个CLKIN时钟信号输入给CPU，然后CPU产生SYSCLKOUT信号分发到各个外设，这里的SYSCLKOUT实际上就等于CLKIN。从这幅图上可以看出系统时钟通过系统控制寄存器来使能或者禁止相应外设的时钟，为了降低系统的功耗，一般只使能所使用到的外设时钟。SYSCLKOUT经过低速预定标器产生低速时钟LSPCLK,这个时钟提供给低速的外设，比如串口SCI、SPI等。SYSCLKOUT经过高速预定标器产生

37、低速时钟HSPCLK, 提供给运行速度比较快的外设。无论是低速时钟还是高速时钟在供给外设的时候每个外设也都哟哟一个时钟预定表器，对LSPCLK或者HSPCLK在进行一次分频，然后在提供给外设使用。这就是2812产生内部时钟的一个基本机制。第五章 F2812中断系统的理解 接触过单片机的朋友应该都知道中断这个词汇，我想在任何一款事件驱动型的CPU里面都应该会有中断，因为中断就是为响应某种事件而存在的。写过程序的朋友也应该知道，中断对于我们软件编程的意义，中断的灵活使用不仅可以实现我们想要实现的功能，而且合理的中断安排可以提高事件执行的效率，因此中断在DSP应用中的地位是很重要的。今天，我们就和大

38、家一起来探讨F2812中的中断系统及其如何正确编写外设的中断程序，以保证中断正确执行。5.1. 什么是中断？ 中断（Interrupt）是硬件和软件驱动事件，它使得CPU暂停当前的主程序，并转而去执行一个中断服务程序。我们以办公时接电话为例来阐述一下中断的概念，通过这个例子大家也可以体会一下CPU执行中断时候的一些流程的原理。假如您正在办公桌前专心致志的写程序，突然电话铃响了（很显然，电话是不可错过的，相比手中的活而言肯定是更加重要和紧急的，电话事件相当于产生了一个中断请求，因为某种需要不得不请求您打断手中正在做的事情），您拿起了电话进行交谈（您响应了电话的请求，相当于CPU响应了一个中断，停

39、下了正在执行的主程序，并转向执行中断服务程序）。电话很快就讲完了，您挂上了电话，又接着刚才停下来的地方开始写程序了（中断服务子程序执行完成之后，CPU又回到了刚才停下来的地方开始执行） 当然，CPU执行中断的时候肯定要比上面的例子复杂的多，但是通过这个简单的生活实例，我想大家应该能比较感性的理解什么是中断，以及中断产生时CPU是如何去执行的一些步骤。 5.2 .2812的中断系统 如下面的图5.1所示，2812的CPU能够支持一个不可屏蔽中断NMI和16个可屏蔽的中断INT1-INT14、RTOSINT和DLOGINT，今天我们主要讨论的是可屏蔽中断中的INT1-INT12，这也是我们平时使用

40、时经常要用到的中断。 2812内部具有很多外设，每个外设又可以产生一个或者多个中断请求，对于2812的CPU而言，它没有足够的能力去同时处理所有外设的中断请求。这就好比一个公司，每天会有很多员工向老总提交文件，请求老总处理，老总一般事务繁忙，他一个人没有能力同时去处理所有的事情，那怎么办呢？一般老总都会配有秘书，由秘书们将内部员工或者公司外部人员提交的事情进行分类筛选，然后再提交到老总那处理，这样效率就提高上来了，老总也能忙的过来了。同样的，2812的CPU为了能够及时有效的处理好各个外设的中断请求，特别设计了一个专门处理外设中断的扩展模块（the Peripheral Interrupt E

41、xpansion block），叫做外设中断控制器PIE，它能够对各种中断请求源（例如来自于外设或者其他外部引脚的请求）做出判断以及相应的决策。图5.1 2812所能支持的中断PIE可以支持96个不同的中断，这些中断分成了12个组，每个组有8个中断，而且每个组都被反馈到CPU内核的12条中断线中的某一条上（INT1-INT12），我们平时用到的所有的外设中断都被归入了这96个中断中，被分布在不同的组里，这里其实也是用到了多路复用的原理。值得一提的是，PIE目前只使用了96个终端中的45个，其他的等待将来的功能扩展。图5.2 2812 PIE内部中断分布图上图所示的就是2812的PIE内部的终端

42、分布图，8列12行，总共有96个中断，黄色部分表示已经使用的中断，有兴趣的话数数是不是刚好45个。来看看事件管理器EVA中定时器T1的周期中断T1PINT在图中的哪里？我们可以看到T1PINT在行号为INT2，列号为INTx.4的位置，也就是说T1INT对应于INT2，是INT2中的第四个中断。这样，我们就可以找到所有外设中断的所属分组情况以及在改组中的位置。虽然了解了PIE的由来以及外设中断与PIE模块的对应关系，但是还没有了解2812内部的外设中断究竟是如何执行的。下面我们就详细讲述2812内部外设中断的执行机制及其具体的处理过程。如下图5.3所示，2812的中断是3级中断机制，分别是外设

43、级，PIE级以及CPU级，对于某一个具体的外设中断请求，任意一级的不许可，CPU最终都不会执行该外设中断。就像一个文件需要三级领导批示一样，任意一级领导的不同意，都不能被送至上一级领导，更不可能得到最终的批准，中断机制的原理也是如此。下面我们将以2812的外设EVA中定时器T1的周期中断T1PINT为例来进行探讨。图5.3 2812三级中断机制（1）.外设级 假如在程序的执行过程中，某一个外设产生了一个中断事件，那么在这个外设的某个寄存器中与该中断事件相关的中断标志位（IF=Interrupt Flag）被置为1。此时，如果该中断相应的中断使能位（IE=Interrupt Flag）已经被置位

44、，也就是为1，外设就会向PIE控制器发出一个中断请求。相反的，如果虽然中断事件产生了，相应的中断标志位也被置1了，但是该中断没有被使能（相应的使能位为0），那么外设就不会向PIE发出中断请求，但是值得一提的是，相应的中断标志位会一直保持置位状态，直到用程序清楚它为止。当然，在中断标志位保持在1的时候，一旦该中断被使能了，那么外设立马会向PIE发出中断申请。我们用具体的T1PINT来进行进一步的说明。当定时器T1的计数器寄存器T1CNT计数到和T1周期寄存器T1PINT的值匹配时（相等时），就产生了一个T1PINT事件，即T1的周期中断。这时候，事件管理器EVA的中断标志寄存器A（EVAIFRA

45、）中的第7位T1PINT FLAG被置为1，这时候如果EVA的中断屏蔽寄存器A（EVAIMRA）中的第7位T1PINT的使能位是1，则EVA就会向PIE发出中断请求，当然，如果该位的值是0，也就是该中断未被使能（被屏蔽），则EVA不会向PIE发出中断请求，而且EVAIFRA中T1PINT FLAG位将一直保持为1，除非通过程序将其清除。需要注意的是，不管在什么情况下，外设寄存器中的中断标志位都必须手工清除。（2）.PIE级当外设产生中断事件，相关中断标志位置位，中断使能位使能之后，外设就会把中断请求提交给我们的PIE模块。在前面我们已经讲到，PIE模块将96个外设和外部引脚的中断进行了分组，每

46、8个中断为1组，一共是12组，分别是PIE1-PIE12。每个组的中断被多路汇集进入1个CPU中断，例如PDPINDA,PDPINDB,XINT1,XINT2,ADCINT,TINT0,WAKEINT这7个中断都在PIE1组内，这些中断都汇集到CPU中断的INT1，同样的，PIE2的中断都被汇集到CPU中断的INT2，INT12组的中断都被汇集到了CPU中端的INT12。和外设级类似的，PIE控制器中的每个组都会有一个中断标志寄存器PIEIFRx和和中断使能寄存器PIEIERx，当然x=1，2。，12。每个寄存器的低8位对应于8个外设中断，高8位保留。大家可以查阅相关的寄存器，例如T1PINT对应于PIEIFR2的第4位和PIEIER2的第4位。我们会想到，因为PIE模块是多路复用的，那么每一组同一时间应该只能是一个中断被响应，PIE是怎么做到的呢？PIE除了每组具有刚才的PIEIERx，PIEIFRx寄存器之外，还有一个PIEACK寄存器，它的低12位分别对应着12个组，即INT1-INT12，高位保留。假如T1的周期中断被响应了，则PIEACK寄存器的第2位（对应于INT2）就会被置位，并且一直保持直到手动清除这个标志位。当CPU在响应T1PNT的时候，PIEACK的第2位一直是1，这时候如果PIE2