第一章
1. 什么是可编程 DSP芯片?它有什么特点?
答:可编程 DSP 芯片即通用数字信号处理器,其有完整的指令系统,可通过编程来实现各 种数字信号处理功能,易于软件更新与系统升级。 主要特点有:
(1)快速的指令周期,支持在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法运算; (2)采用改进的哈佛总线结构,可以同时完成获取指令和数据读取操作; (3)片内具有快速 RAM,可通过独立的总线对多个存储器块并行访问; (4)硬件支持低开销或无开销的循环及跳转指令,使得 快速的中断处理和硬件
I/O 支持,保证了实时响应能力;
FFT、卷积等运算速度大大提高;
(5)
(6)专用寻址单元,具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;
(7)采用流水线操作,使取指、译码、取操作数和执行指令等操作可以重叠执行; (8)片内集成了丰富的外设模块,简化了系统硬件设计。
2. 什么是定点 DSP芯片和浮点 DSP芯片?各有什么特点? 答:定点 DSP芯片: 数据以定点格式工作的
DSP芯片,DSP里面运算的数据的小数点位置是
固定的。主频高、速度快、成本低、功耗小,计算复杂度不高。 浮点 DSP芯片: 数据以浮点格式工作的 的。处理速度比定点
DSP芯片,DSP里面运算的数据的小数点位置是浮动
DSP高,其动态范围和处理精度远高于定
DSP低,成本和功耗比定点
点 DSP芯片,运算复杂度高,精度要求高。
3. 简述 TMS320C2000、TMS320C5000、TMS320C6000的特点和应用领域。 答: (1) TMS320C2000 系列面向控制应用领域进行了优化,基于
32 位处理器内核,主频
300MHz,具有强大运算和控制功能,片内集成了丰富的控制外设模块,便于构成高效能的 工业测控系统, 片内集成了 Flash 存储器,简化了用户硬件电路; 集成了异步串行通信接口, 易于通过标准通信接口实现与计算机或其他微处理器间的远距离通信。
主要用于大存储设备
管理、高效能的实时控制等场合,如电机驱动控制、大容量开关电源、医疗仪器等。 (2) TMS320C5000 系列针对消费数字产品进行了优化,兼顾了低功耗、低成本和高效能,功 耗低至 0.05mW/MIPS 。基于 16 位定点 DSP,主频 300MHz,适用于 3G 手机及基站、无线调 制解调器等对功耗要求苛刻的个人和便携式产品。
(3) TMS320C6000 系列针对高性能的复杂应用系统进行了优化,其中 C64x 指令执行速度
4800MIPS,C67x,主频 350MHz,C6000 系列片内可集成最多 8 个 CPU,适用于机器视觉、 高性能计算、视频处理和高端成像设备。
4. 试比较 TMS320F281x 与你熟悉的一种 MCU 在运算能力和片内集成外设方面的差异。 8051 单片机。
答:运算能力: 8051 单片机拥有 8 位数据总线, 16 位地址总线的 CPU,采用哈佛结构, 0~8KB 片内程序存储器, 两个 16 位定时 /计数器。 而 TMS320F281x 时钟频率高达 150MHz,集成 32 位 C28x 内核和高性能外设,其优化的内核允许正在高达 的控制算法, TI 还提供了定点和浮点微处理器。
片内集成: 8051 单片机片内集成存储器、 CPU、I/O 端口、定时器 / 计数器、中断系统。而 TMS320F281x 片内集成了大容量的 Flash 存储器与 RAM 功能强大的事件管理器、 12 位高速 A/D 转换器及外部扩展接口、通用数字
I/O、McBSP、SC、I SPI、CAN等接口, F2823x 还进一
10KHz的采样频率下执行多种复杂
步提供了 DMA、I2C接口及高分辨率的 PEM通道。
5. 简述 TMS320F281x 系列 DSP芯片的特点, F2812 和 F2810 的主要区别有哪些? 答: a)
高性能 CPU
(1)32 位定点 CPU,支持 16x16 位和 32x32 位的乘和累加操作; (2)时钟频率高达 150MHz;
(3)增强型哈佛总线结构, 4MB 的程序 /数据寻址空间; (4)快速的中断响应和处理; (5)低功耗设计;
(6)支持空闲、后备和挂起三种低功耗工作模式; (7)支持 JTAG仿真接口。
b) 片内存储器
(1)128Kx16 位 Flash 存储器,方便固化用户应用软件及代码升级; (2)1Kx16 位的一次可编程存储器( OTP); (3)18Kx16 位单周期访问随机存储器(
SARAM),分为 M0,M1,L0,L1 和 H0 五个 RAM 块;
(4)4Kx16 位的引导 ROM,提供多种上电引导模式;
(5)128 位密匙可用于保护 Flash/OTP/L0/L1 寻址空间,防止用户代码被非法访问。
c) 外部扩展接口
(1)1Mx16 位的寻址空间,分为 5 块区域,便于开发复杂的应用系统; (2)支持可编程的等待状态和读写选通时序,便于灵活配置 (3)提供 3 个独立的片选信号,简化了系统硬件设计。
DSP与扩展芯片间的时序;
d) 两个事件管理模块
(1)8 通道 16 位 PWM 输出; (2)灵活的死区产生和配置单元; (3)外部可屏蔽的功率 /驱动保护中断; (4)正交脉冲编码电路( QEP);
(5)三个捕捉单元,可精确捕捉外部引脚电平发生跳变的时刻。
e) 串行接口外设
SPI);
(1)一个高速同步串行外设接口(
(2)两个串行通信接口( SCIA和 SCIB);
(3)一个兼容 CAN2.0B 标准的增强型控制局域网接口( (4)一个多通道缓冲串口( McBSP)。
eCAN);
f) A/D 转换模块
(1)12 位分辨率的 A/D 转换器; (2)2 个 8 通道输入多路开关; (3)2 个采样保持器;
(4)借助排序器,可编程实现多个通道的自动转换;
(5)A/D 转换速率可达 12.5MSPS,输入电压范围为 0-3V。
g) 其他外设模块
(1)锁相环控制的 CPU时钟倍频系数; (2)看门狗定时模块; (3)3 个外部中断源;
(4)外设中断扩展模块;
(5)3 个 32 位的 CPU通用定时器; (6)56 个可编程的通用 I/O 引脚。
h) 软硬件开发工具
(1)ANSI C/C++编译器 / 汇编器 / 链接器; (2)兼容 TMS320F24x/20x 处理器的源代码; (3)通用的集成开发环境; (4)提供 DSP BIOS支持;
(5)具有并口、 USB、PCI/ISA等接口的硬件仿真器; (6)提供初学者开发套件、评估模板以及广泛的第三方支持。
2810/2812 主要区别:
(1)片内 Flash容量不同, 2810 为 64K,2812 为 128K; (2)2812 有外部扩展接口, 2810 无;
(3)2810 芯片封装 128 引脚 LQFP,2812 芯片封装 176 引脚 LQFP/PBGA。
6. TMS320F281x系列 DSP芯片有哪些外部接口? 答:
(1)XINTF,1Mx16 位的寻址空间,分为 5 块区域,便于开发复杂的应用系统; (2)串行外设接口( SPI); (3)串行通信接口( SC)I ;
(4)兼容 CAN2.0B标准的增强型控制局域网接口( (5)多通道缓冲串口( McBSP); (6)事件管理模块( EV) (7)A/D 转换模块
eCAN);
7. 简述 TMS320F280x、TMS320F281x、TMS320F2833xDSP芯片各有什么特点。 答:
TMS320F280x (1)时钟频率 100MHz
(2)有引导 ROM、一次性可编程 ROM (3)无外部扩展接口 (4)有看门狗定时器 (5)有 16 通道 ADC转换器 (6)有 SPI、SCI、eCAN 模块 (7)芯片封装 100 引脚
(8)内核电压 1.8V,I/O 电压 3.3V TMS320F281x (1)时钟频率 150MHz
(2)有引导 ROM、一次性可编程 ROM (3)仅 2812 有外部扩展接口 (4)有看门狗定时器 (5)有 16 通道 ADC转换器
(6)有 SPI、SCI、eCAN 模块,多通道缓冲串口 (7)芯片封装 128 或 176 引脚 (8)内核电压 1.8/1.9V ,I/O 电压 3.3V (9)有事件管理器 TMS320F2833x (1)时钟频率 150MHz
(2)增大了 Flash 和 SRAM存储器的容量 (3)提供 DMA 控制器 (4)有看门狗定时器 (5)有 16 通道 ADC转换器
(6)有 SPI、SCI、eCAN 模块,多通道缓冲串口 (7)芯片封装 128 或 176 引脚 (8)内核电压 1.9V,I/O 电压 3.3V (9)有事件管理器
8. 简述 DSP控制系统的典型构成和特点。
DSP控制系统包括数字控制器、被控对象、执行机构和反馈元件特点:
4 个部分。