TMS320C2000DSP技术手册：硬件篇 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘明 等 著

图书标签:

• TMS320C2000
• DSP
• 技术手册
• 硬件
• 嵌入式系统
• 微控制器
• 德州仪器
• TI
• 数字信号处理
• 硬件设计
• 开发指南

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030348128

版次：1

商品编码：11044233

包装：精装

开本：16开

出版时间：2012-06-01

页数：501

正文语种：中文

内容简介

《TMS320C2000DSP技术手册：硬件篇》以TMS320F2812为例，介绍TMS320C2000系列DSP的基本特点、应用场合、结构组成、内部各功能模块以及基本工作原理等内容，同时结合实际使用情况，针对处理器各功能模块的特点，分别给出有效的硬件连接原理图及测试结果、实现方法等．为用户了解相关处理器领域发展概况、快速掌握该处理器各功能模块的特点、设计出满足使用要求的数字控制系统提供参考。
本书可供利用TI的TMS320C2000系列DSP进行数字控制系统设计及开发、调试的工程技术人员参考，也可作为高等院校电子及相关专业本科生和研究生的教材。

目录

前言
第l章 概述
1.1 TI的发展历程及文化
1.2 Tl产品
1.3 微控制器产品简介
1.4 DsP基础知识
1.5 典型数字控制系统
1.6 其余I）sP厂商简介

第2章 TMS320F281x处理器功能概述
2.1 概述
2.2 封装信息
2.3 TMS320F281x处理器主要特点
2.4 引脚分布及引脚功能
2.5 C28x内核
2.5.1 c28x内核兼容性
2.5.2 c28x内核组成
2.5.3 c28x的主要特性
2.5.4 仿真逻辑特性
2 5.5 C28x的主要信号
2.5.6 C28x的结构
2.5.7 C28x的总线
2.5.8 C28x的寄存器
2.5.9 程序流
2.5.10 乘法操作
2.5.11 移位操作
2.6 时钟系统
2.6.1 时钟和系统控制
2.6.2 时钟寄存器
2.6.3 振荡器oSc和锁相环PLl时钟模块
2.6.4 低功耗模式
第3章 TMS320F281x供电电源
第4章 TMS320F281x中断系统
第5章 TMS320F281x存储空间及扩展接口
第6章 TMS320F281x事件管理器模块
……

精彩书摘

　　第1章 概述 随着电子技术的发展，微型计算机和数字控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高，以微处理器为控制核心的全数字化控制系统不断取代传统的模拟器件控制系统。特别是进入21世纪以后，DSP技术得到了飞速发展，采用DSP实现数字化处理和控制已经成为未来的发展趋势，TI和ADI等主流DSP厂商都推出了多个系列电机控制专用DSP芯片。其中，TI的TMS320C2000系列就是专用于电机控制的芯片，目前被TI归类为高性能微控制器（MCU），但该系列产品在2008年之前一直作为TI三大系列DSP（C2000、C5000、C6000）之一推向市场，可见该系列产品具有较强的信号处理能力。事实上，该系列产品集微控制器和高性能DSP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。本书尊从TI的分类，称TMS320C2000为微控制器，也有资料称之为DSP，但实际上界限已经没那么明确了，只要理解为用于控制的处理器就可以了。在学习TMS320C2000MCU之前，首先了解一下DSP领域的领导者――TI。1.1 TI的发展历程及文化 德州仪器（TexasInstruments，TI）是全球领先的半导体公司，为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理及模拟器件技术。除半导体业务外，还提供包括教育产品和数字光源处理解决方案（DLP）。TI总部位于美国德克萨斯州的达拉斯，在全球约有3万名雇员，并在亚洲、欧洲和美洲超过25个国家设有制造、设计或销售机构，在我国北京、上海、苏州、南通、成都、珠海等16个城市设立了分公司或办事处。其中，在成都高新技术开发区设有在中国的第一家生产制造厂，该厂为8英寸晶圆厂，名为德州仪器半导体制造（成都）有限公司，简称TI成都。目前，TI成都拥有1.1万m2的生产面积，其年产能达到10亿美元，另有1.2万m2的厂房预留为了未来的生产需求。1930年，德州仪器成立，名称为“GeophysicalService”，是第一家专门研究地球物理勘探反射地震验测法的独立承包商。1951年12月，更名为TexasInstrumentsIncorporated（德州仪器）。1954年，生产首枚商用晶体管。1958年，发明首块集成电路（IC）。1967年，发明手持式电子计算器。1971年，发明单芯片微型计算机。1973年，获得单芯片微处理器专利。1978年，推出首个单芯片语言合成器，首次实现低成本语言合成技术。1982年，推出单芯片商用数字信号处理器（DSP）。1990年，推出用于成像设备的数字微镜器件，为数字家庭影院带来曙光。1992年，推出microSPARC单芯片处理器，集成工程工作站所需的全部系统逻辑。1995年，启用OnlineDSPLabTM电子实验室，实现互联网上TIDSP应用的监测。1996年，宣布推出0.18mm工艺的Timeline技术，可在单芯片上集成1.25亿个晶体管。1997年，推出每秒执行16亿条指令的TMS320C6xDSP，以全新架构创造DSP性能记录。2000年，推出每秒执行近90亿个指令的TMS320C64xDSP芯片，刷新DSP性能记录；推出世界上功耗最低的芯片TMS320C55xDSP，推进DSP的便携式应用。2003年，推出业界首款ADSL片上调制解调器――AR7。近年来的工作包括：推出业界速度最快的720MHzDSP，同时演示1GHzDSP。向市场提供的0.13mm产品超过1亿件。采用0.09mm工艺开发新型OMAP处理器。TI拥有超过80年的悠久历史，半导体是TI最大的业务，TI的模拟和DSP产品在公司半导体收入中占75%，是DSP市场公认的领导者，在DSP市场排名第一，在混合信号/模拟产品市场排名第一。MSP430MCU与89C51单片机比较如下：首先，89C51单片机是8位单片机，其指令采用的是被称为“CISC”的复杂指令集，共具有111条指令。而MSP430MCU是16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，只有简洁的27条指令，大量的指令则是模拟指令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行速度快。其次，89C51单片机本身的电源电压是5V，有两种低功耗方式：待机方式和掉电方式。正常情况下消耗的电流为24mA，在待机状态下，其耗电电流仍为3mA；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到2V，但是为了保存内部RAM中的数据，还需要提供约50mA的电流。而MSP430MCU在低功耗方面的优越之处则是89C51单片机不可比拟的。正因为如此，MSP430MCU更适合应用于使用电池供电的仪器、仪表类产品中。再次，89C51单片机由于其内部总线是8位的，其内部功能模块基本上都是8位的，虽然经过各种努力其内部功能模块有了显著增加，但是受其结构本身的限制很大，尤其模拟功能部件的增加更显困难。MSP430MCU基本架构是16位的，同时在其内部的数据总线经过转换还存在8位的总线，再加上本身就是混合型的结构，因此对它这样的开放型架构来说，无论扩展8位的功能模块，还是16位的功能模块，即使扩展模/数转换或数/模转换这类的功能模块也是很方便的。这也就是MSP430MCU系列产品和其中功能部件迅速增加的原因。最后，在开发工具方面，对于89C51单片机来说，由于它是最早进入我国的单片机，人们对其非常熟悉，各种开发工具也非常多，但是都无法实现在线编程；而MSP430MCU，由于引进了Flash型程序存储器和JTAG技术，不仅使开发工具变得简便、价格相对低廉，并且可以实现在线编程。MSP430器件起始价格为0.25美元，典型应用包括实用计量、便携式仪表、智能传感和消费类电子产品。

前言/序言

TMS320C2000 DSP 系列微控制器：深入理解硬件设计与优化 引言 在当今飞速发展的数字信号处理（DSP）领域，德州仪器（TI）的TMS320C2000系列DSP微控制器以其卓越的性能、丰富的片上外设以及在实时控制应用中的广泛应用而备受青睐。本书《TMS320C2000 DSP技术手册：硬件篇》并非一本简单的产品选型指南或基础教程，而是专为需要深入理解C2000系列DSP硬件特性、优化开发流程、以及在复杂嵌入式系统中实现高性能实时控制的工程师和技术人员量身打造的深度技术参考。本书聚焦于C2000系列DSP的硬件架构、关键子系统、存储器接口、时钟系统、中断机制、定时器功能、模拟与数字外设接口、功耗管理以及调试支持等方面，旨在为读者提供一个全面、细致且实用的硬件技术框架，帮助他们充分挖掘C2000 DSP的潜力，解决实际工程中的挑战。 本书内容梗概 本书将围绕TMS320C2000 DSP的硬件层面进行深入剖析，从最基础的架构出发，逐步延展到各个功能模块的细节。其核心内容可以概括为以下几个主要部分： 第一部分：C2000 DSP 核心架构与总线系统 CPU核心解析： 本章将深入介绍C2000 DSP的CPU核心，包括其指令集架构（ISA）的特点，例如定点运算能力、MAC（乘累加）单元的优化设计、以及各种寻址模式如何支持高效的DSP算法实现。我们将探讨流水线技术、指令执行效率以及如何通过微架构的理解来优化代码。 总线结构与数据流： 详细阐述C2000 DSP内部的高速总线结构，包括地址总线、数据总线以及控制总线。分析不同总线之间的连接方式，数据在CPU、内存和外设之间如何高效传输，以及DMA（直接内存访问）控制器在优化数据传输效率方面的作用。理解总线架构是进行性能调优和避免总线瓶颈的关键。 寄存器组织与访问： 深入讲解C2000 DSP的通用寄存器、状态寄存器、程序计数器（PC）以及堆栈指针（SP）等关键寄存器的功能与用途。分析寄存器如何影响指令执行、中断处理和函数调用。掌握寄存器操作对于底层代码优化至关重要。 第二部分：存储器系统详解 片上存储器（On-Chip Memory）： 详细介绍C2000 DSP内部集成的各种存储器，包括RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）的类型、容量、访问速度和使用场景。重点讲解内部RAM的划分，如程序内存（Program Memory）和数据内存（Data Memory），以及如何根据应用需求合理分配和优化内存使用。 片外存储器接口（External Memory Interface）： 对于需要更大存储空间的C2000 DSP型号，本书将详细介绍其片外存储器接口，包括SDRAM、SRAM等接口的时序、信号定义以及连接配置。讲解如何通过外部存储器扩展来满足复杂的应用需求，并提供相关的硬件设计考量。 内存管理与映射（Memory Mapping）： 阐述C2000 DSP的存储器映射机制，即CPU如何通过地址访问不同的存储器区域和外设寄存器。理解内存映射有助于编写能够正确访问所有硬件资源的程序，并对地址冲突进行规避。 缓存与写缓冲（Cache and Write Buffer）： 如果C2000 DSP型号配备了缓存或写缓冲，本书将对其工作原理、命中率影响因素以及优化策略进行详细分析，帮助工程师提升数据访问性能。 第三部分：时钟系统与电源管理 主时钟源与分频器： 深入剖析C2000 DSP的时钟生成与管理系统，包括外部晶振/时钟源的选型与接口，内部锁相环（PLL）的工作原理，以及各种时钟分频器如何生成系统时钟、外设时钟和ADC时钟。精确的时钟控制是确保DSP稳定运行和精确计时的基础。 低功耗模式与电源管理： 针对对功耗敏感的应用，本书将详细介绍C2000 DSP提供的各种低功耗模式，如休眠模式、待机模式等，以及如何通过软件控制进入和唤醒这些模式。讨论电源电压域、功耗优化策略以及相关的硬件设计注意事项。 第四部分：中断系统与异常处理 中断控制器架构： 详细介绍C2000 DSP的中断控制器（INTC）的结构，包括中断向量表（IVT）、中断优先级、中断屏蔽与使能机制。分析不同中断源（如外设中断、软件中断）如何被处理。 中断服务程序（ISR）设计： 提供编写高效、安全的ISR的设计原则和实践技巧，包括避免长时间执行、正确保存和恢复上下文、以及使用原子操作来处理共享资源。 异常与陷阱（Exceptions and Traps）： 讲解C2000 DSP的异常处理机制，例如总线错误、非法指令等，以及如何通过设置向量表和编写异常服务程序来应对这些情况，增强系统的鲁棒性。 第五部分：定时器与PWM（脉冲宽度调制） 通用定时器模块： 深入解析C2000 DSP内置的通用定时器（Timer）模块，包括其计数模式（向上、向下、向上/向下）、预分频器、捕获功能、周期生成功能等。讲解如何利用定时器实现精确的时间测量、延时和周期性事件触发。 高级定时器与PWM生成： 重点阐述C2000 DSP在电机控制、电源管理等领域至关重要的PWM（脉冲宽度调制）生成模块。详细介绍PWM的多种工作模式，包括边沿对齐、中心对齐、死区生成、故障输入处理等。提供如何配置PWM以生成精确波形，控制功率器件的详细指南。 事件触发与同步（Event Triggering and Synchronization）： 探讨定时器和PWM模块如何与其他外设（如ADC）进行事件触发和同步，实现高效的硬件协同工作。 第六部分：模拟与数字外设接口 ADC（模数转换器）深度解析： 全面介绍C2000 DSP的ADC模块，包括其分辨率、采样率、参考电压、通道复用、采样保持电路等。讲解各种采样模式（如单次转换、连续转换、触发转换），以及如何优化ADC的采样精度和速度。 DAC（数模转换器）应用： 如果DSP集成DAC，将详细介绍其功能、输出范围以及如何生成模拟信号。 通信接口（SCI, SPI, I2C, CAN, USB等）： 详细讲解C2000 DSP集成的各种串行通信接口，包括SCI（串行通信接口）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）、CAN（控制器局域网）以及USB（通用串行总线）等。分析每种接口的协议、时序、工作模式以及在实际应用中的连接与通信策略。 GPIO（通用输入/输出）配置与控制： 讲解GPIO端口的复用功能、输入/输出配置、上拉/下拉电阻设置、开漏/推挽输出模式等。重点在于如何灵活配置GPIO以满足各种数字信号的输入输出需求。 比较器（Comparator）与信号调理： 如果DSP包含模拟比较器，将介绍其功能、阈值设置以及如何用于实现简单的模拟信号判断和控制。 第七部分：调试与测试支持 JTAG接口与调试工具： 详细介绍C2000 DSP的JTAG（Joint Test Action Group）调试接口，包括其功能、连接方式以及与调试器（如XDS系列）的配合使用。 片上仿真与跟踪（On-Chip Emulation and Trace）： 阐述C2000 DSP的片上调试硬件，例如内存断点、硬件观察点、以及可能的指令跟踪（ETM）等功能，以及如何利用这些功能进行高效的程序调试和性能分析。 边带通信（Sideband Communication）： 如果适用，探讨C2000 DSP的边带通信机制，用于在不中断主CPU运行的情况下进行数据读写和调试。 第八部分：硬件设计考量与优化 PCB布局与信号完整性： 提供关于C2000 DSP在PCB（印刷电路板）设计中的关键考量，包括高频信号的处理、电源去耦、地线设计、时钟信号的布线等，以确保硬件的稳定性和可靠性。 抗干扰设计（EMI/EMC）： 讨论C2000 DSP在电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）方面的设计挑战，并提供相关的滤波、屏蔽和接地策略。 功耗优化硬件设计： 结合低功耗模式，讨论在硬件设计层面如何进一步降低功耗，例如选择合适的电源器件、优化时钟源等。 热管理： 针对高性能DSP，讨论其发热情况以及相应的散热设计考量，如散热片、风扇选择等。 结论 《TMS320C2000 DSP技术手册：硬件篇》将以其严谨的学术态度、深入的硬件剖析以及丰富的工程实践经验，为广大工程师提供一份不可或缺的硬件参考。本书不仅仅是对C2000 DSP硬件特性的堆砌，更重要的是，它将引导读者如何从硬件的角度出发，理解DSP的工作机制，洞察性能瓶颈，掌握优化技巧，从而在实际项目中设计出更高效、更可靠、更具竞争力的嵌入式系统。无论您是从事电机控制、工业自动化、电源管理、汽车电子还是其他需要高性能实时处理的领域，本书都将是您深入理解并充分利用TMS320C2000 DSP强大硬件能力的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

当我合上这本书，心中涌起的是一种满足感，一种对所获得知识的珍视，以及对未来探索的期待。这本书以其独特的视角和深刻的洞察力，为我打开了一扇通往C2000DSP硬件世界的大门。它就像一位沉默而智慧的向导，在我探索的道路上，给予我指引和启迪。 我尤其体会到，真正优秀的著作，不仅在于其内容的深度和广度，更在于其能够激发读者的求知欲，并为读者提供一条清晰的学习路径。这本书无疑做到了这一点。它让我明白，学习DSP硬件并非遥不可及，只要有正确的指引和勤奋的付出，每个人都可以驾驭这强大的技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“厚重感”是显而易见的，但它并非那种令人望而生畏的“堆砌”。相反，我感受到的是一种“精雕细琢”的用心。每一页，每一个图表，都似乎经过反复推敲和优化，力求将最准确、最有效的信息传递给读者。我猜测，作者一定花费了大量的时间去梳理和整合信息，将海量的硬件细节提炼成清晰、易懂的论述。 在阅读过程中，我经常会因为一个细节的清晰阐释而感到惊喜。这种惊喜并非来自“我不知道”到“我知道”的简单跨越，而是源于一种“我从未如此清晰地理解”的顿悟。这种感觉，对于一个希望深入理解硬件底层逻辑的读者来说，是极其宝贵的。它让我感觉自己不仅仅是在被动接收信息，而是在主动地构建属于自己的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

初次拿到这本《TMS320C2000DSP技术手册：硬件篇》，我心中是既期待又有些许的忐忑。期待是因为我对德州仪器（TI）的C2000系列DSP处理器一直抱有浓厚的兴趣，它们在电机控制、电源管理等领域展现出的强大性能和广泛应用，让我渴望深入了解其核心的硬件设计。而忐忑则源于DSP技术本身就具有一定的深度和复杂性，尤其是在硬件层面，涉及到大量的细节和专业知识，担心自己是否能够完全消化。 然而，随着翻阅的深入，我的担忧逐渐被一本严谨、详尽的著作所取代。虽然我无法在此详细阐述书本的具体内容，但我可以分享一些阅读过程中给我留下深刻印象的“阅读体验”。首先，手册的整体组织结构给我留下深刻印象。它仿佛为我构建了一个清晰的导航系统，引导我一步步深入到C2000DSP的硬件世界。从宏观的系统架构概览，到微观的各个模块的详细剖析，逻辑清晰，过渡自然。即使是对DSP硬件初学者来说，也能够循序渐进地理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本“技术手册”，更像是一位经验丰富的工程师在悉心传授他多年的实践经验。它没有用过于晦涩难懂的学术语言，而是以一种更为“接地气”的方式，将复杂的硬件原理娓娓道来。阅读过程中，我仿佛能看到作者在讲解时，眼神中闪烁着对技术的热情和对细节的执着。这种“人情味”的表达，让冰冷的硬件知识变得生动起来，也让我更加愿意投入时间和精力去钻研。 我特别欣赏的是，在某些关键的硬件概念讲解上，作者似乎预设了读者可能遇到的困惑，并提前给出了详尽的解释和举例。这种“先见之明”的设计，极大地降低了阅读的门槛，也让我避免了走弯路。就好像在迷雾中前行时，突然出现了一束光，照亮了前方的道路，让我能够更自信地前行。这种细致入微的关怀，是许多技术文档所缺乏的。

评分☆☆☆☆☆

我想说，这本书的“实用性”体现在其对实践的呼唤。它并非仅仅停留在理论层面，而是处处透露着对实际应用场景的考量。在阅读过程中，我常常会联想到自己曾经遇到过的硬件设计难题，以及在解决这些难题时，如果能够参考这本书中的某些论述，可能会少走多少弯路。 这种“知行合一”的设计理念，让这本书充满了活力。它鼓励我不仅仅停留在纸面阅读，而是要将书本中的知识转化为解决实际问题的能力。我甚至可以想象，在未来的项目开发中，这本书将会成为我案头不可或缺的参考工具。它所蕴含的知识，将成为我手中强大的武器。