DSP技术第2章F24X体系结构.ppt

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1、,TMS320C24x系列DSP的介绍,TMS320系列DSP概况TMS320C24x的CPU与系统结构TMS320C24x的汇编语言指令集TMS320C24x的外设模块TMS320C24x的应用前景,一、TSM320系列DSP,TMS320系列包括：定点、浮点、多处理器数字信号处理器和定点DSP控制器。C24x系列DSP将实时处理能力和控制器的外设功能于一身。有如下特性 灵活的指令集 内在的灵活操作 高速的运算能力 改进的并行结构 有效的成本,二、TMS320C24x系列DSP,TMS320C240是TMS320C24x系列DSP的第一代产品。为单片数字电机控制器制定了标准，执行速度达20M

2、IPS，几乎指令都可在50ns的单周期内完成，可对复杂的控制算法进行实时处理，主要应用领域包括：工业电机驱动 功率转换器和控制器 汽车系统，如电子动力转向装置 仪表和HAVC压缩机电机控制 机器人和计算机数字控制机械,TMS320C24x中央处理单元（CPU）采用并行的体系结构，CPU可在单指令周期内执行高速的算术运算。CPU包括三个基本组成部分：输入定标单元、乘单元和中央算术逻辑单元（CALU），结构如图1所示输入定标单元乘单元中央算术逻辑单元（CALU）,一、TMS320C24x的内核CPU,图1 CPU的结构框图,TMS320C24x的CPU与系统结构,TMS320C24x的CPU与系统

3、结构,输入定标单元,32位的输入数据定标移位器把存储器中送来的16位值调整送至32位的中央算术逻辑单元（CALU）。数据调整对于算术运算、数据定标和逻辑运算时标非常必要。输入移位器作为程序/数据空间至CALU间数据通路一部分，不会占用时钟的开销。,C24x使用16位16位的硬件乘法器在单周期内产生有符号或无符号的32位结果，乘单元包括：1、用来保存一个乘数的16位暂时寄存器（TREG）2、乘法器 3、32位乘积寄存器（PREG）4、乘积移位器,TMS320C24x的CPU与系统结构,乘单元,中央算术逻辑单元,TMS320C24x的CPU与系统结构,中央算术逻辑单元主要组成部分包括：1、中央算术

4、逻辑单元（CALU）2、32位累加器（ACC）3、输出移位器,TMS320C24x的CPU与系统结构,二、存储器与I/O空间,544字16位片内数据/程序双口RAM 16K字16位片内程序ROM或FLASH 224字16位最大寻址空间（64K字程序空间、64K字数据空间、64K字I/O空间和32K字全局数据空间）外部存储器接口模块：软件等待状态发生器、16位地址数据总线 支持硬件等待状态,三、系统功能,TMS320C24x的CPU与系统结构,外设接口 TMS320C24x器件具有一条独立的外设总线，它工作在比CPU总线较低的频率下，大多数外设都是附在该外设总线。中断 TMSC240支持软件和硬

5、件中断，中断操作分三个阶段，分别是接受、响应、执行中断。在中断中，有些是可屏蔽的，有些是不可屏蔽的。,省电方式 TMS320C24x器件具有四种省电方式，这些方式通过停止CPU和各种片内外设的时钟来减少器件的功耗，当C240处于省电方式时，其全部内容一直保持，因而当由于中断发生而终止省电方式时，操作执行后不会改变。在省电方式中，CPU时钟域、系统时钟域和看门狗时钟可以被关闭，取决于时钟模块中的CKCR0寄存器的设置。,TMS320C24x的CPU与系统结构,TMS320C24X的片内A/D,24X片内有2路A/D采样率为100k采样精度为10bit这两路a/d基本可以满足大部分工业控制方面的采

6、样要求。,C24X片内PWM,9个独立的PWM输出16bit的最大PWM分辨率PWM载波频率的时实改变（双缓冲的周期寄存器）PWM脉宽的实时改变可编程死区单元提供非常灵活的PWM编程方式，在实际应用中很方便。,PWM电路框图,TMS320C24x的汇编语言指令,一、寻址方式,TMS320C24x指令集包括三种基本的存储器寻址方式，分别是立即寻址、直接寻址方式和间接寻址方式。立即寻址 在立即寻址方式中，指令字中包含指令所使用的一个常数，C240支持两种立即寻址：1、短立即寻址：RPT 52、长立即寻址：ADD 17654，3,TMS320C24x的汇编语言指令,直接寻址方式 在直接寻址方式中，数

7、据存储器按地址组织为以128个字为单位的若干块，称为数据页，全部64K数据存储器共包含512个数据页，从0到512。在使用直接寻址方式时，包括：1、设置数据页2、指明偏移量例如：LDP 66 ADD 6,TMS320C24x的汇编语言指令,间接寻址方式 TMS320C24x中八个辅助寄存器（AR0-AR8）提供了灵活而强大的间接寻址能力，在使用时，包括：1、设置辅助寄存器指针（ARP）2、指明间接寻址选项（*,*+,*-,*0+)）3、指明下一个辅助寄存器(可选)例如：MAR*，AR1 ADD*+，AR4,TMS320C24x的汇编语言指令,二、指令集,累加器、算术和逻辑指令 如：ADD、LA

8、CC、AND等辅助寄存器和数据页指针指令 如：MAR、LAR，BANZ等 TREG、PREG和乘法指令 如：LT、MTY、PAC等,转移指令 如：B、BAND、INTR控制指令 如：SPM、POP、BIT I/O和存储器操作指令 如：BLDD、SPLK、TBLR,TMS320C24x的汇编语言指令,TMS320C24x的外设模块,一、事件管理器模块,事件管理模块提供了一套用于运动控制和电机控制的功能和特性，包括以下功能模块 三个通用定时器 三个全比较器 PWM电路 四个捕获单元 正交编码器脉冲电路 中断逻辑,双10位采样保持AD，最大转换时间位6.6us每个模数转换器有8个模拟输入可单转换或连

9、续转换转换可由软件、内部事件或外部事件启动两级数据结果寄存器可编程预定标选择和中断、查询操作,TMS320C24x的外设模块,二、双10位模数转换模块,两个I/O引脚SCIRXD和SCITXD通过16位波特率选择寄存器设置可编程的波特率可编程数据长度1位或两位的可编程停止位内部产生的串行时钟两种唤醒多处理器模式双级缓冲接受和发送功能全双工和半双工操作,TMS320C24x的外设模块,三、串行通讯接口模块,四个I/O引脚（SPIMO/SPIMI/SPICLK/SPITE）主模式和从模式操作SPI串行输入缓存寄存器和数据寄存器SPI相位和极性控制状态控制逻辑存储器映射控制,TMS320C24x的外

10、设模块,四、串行外设接口（SPI）模块,8位WD计数器7位非同步的计数器通过WD计数器预标定器向WD计数器装入一个WD复位关键字寄存器和WD标志位、查询位一个WD预标定因子一个RTI标志中断或查询操作（一个软件使能/禁止RTI中断）,TMS320C24x的外设模块,五、看门狗（WD）和实时中断模块（RTI）,按字（16位）实现低功耗方式访问速率支持50ns的CPU机器周期55摄氏度下可保留10年写/擦由DSP内核执行,TMS320C24x的外设模块,六、FLASH存储器模块,PLL时钟为TMS320C24x器件提供所有时钟信号CPU时钟：最高时钟系统时钟：为CPU时钟的二分之一或四分之一模拟时

11、钟：可编程看门狗时钟：用于WD/RTI模块的低功率时钟,TMS320C24x的外设模块,七、PLL时钟模块,数字I/O端口为控制专用I/O引脚和共享引脚的功能提供了灵活的方式，可通过下面寄存器设置输出控制寄存器输入控制寄存器数据方向控制寄存器,TMS320C24x的外设模块,八、数字I/O模块,随着VLSI理论和控制理论的发展，高性能、低成本的TMS320C24x系列DSP将在以下领域得到更大的发展：马达控制 电力电子控制 运动控制 一些仪器设备控制 军事领域,TMS320C24x的应用前景,意义：采用DSP作为控制器取代模拟器件，可以方便地对系统的控制策略进行修改、控制参数进行修正，并可以使得设备具有良好的可靠性、可维修性及网络功能，降低了成本。系统还可以采用更多的智能控制策略，可以通过上位机或网络进行更为深入的远程管理和调试，提高智能化程度。,TMS320C24x的应用意义,谢谢!Thanks!,