TMS320F281x與TMS320C281x DSPs：功能特性與應(yīng)用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）扮演著至關(guān)重要的角色。今天我們要深入探討的是德州儀器（TI）推出的TMS320F281x和TMS320C281x系列DSP，它們?yōu)楦鞣N控制應(yīng)用提供了高度集成且高性能的解決方案。

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1. 產(chǎn)品概述

TMS320F281x和TMS320C281x系列包括TMS320F2810、TMS320F2811、TMS320F2812、TMS320C2810、TMS320C2811和TMS320C2812等型號(hào)。這些設(shè)備屬于TMS320C28x? DSP一代，適用于要求苛刻的控制應(yīng)用，具備豐富的功能和特性。

1.1 主要特性

• 高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)：運(yùn)行頻率可達(dá)150 MHz（周期時(shí)間6.67 ns），采用低功耗設(shè)計(jì)，135 MHz時(shí)核心電壓為1.8 V，150 MHz時(shí)為1.9 V，I/O電壓為3.3 V。
• 高性能32位CPU：支持16 x 16和32 x 32 MAC操作、16 x 16雙MAC，采用哈佛總線架構(gòu)，具備原子操作、快速中斷響應(yīng)和處理能力，擁有統(tǒng)一的內(nèi)存編程模型，4M線性程序/數(shù)據(jù)地址范圍，代碼在C/C++和匯編語(yǔ)言中都具有高效性，并且與TMS320F24x/LF240x處理器源代碼兼容。
• 片上內(nèi)存：
  • Flash設(shè)備：F2812和F2811包含128K x 16的嵌入式閃存，F(xiàn)2810有64K x 16的嵌入式閃存。
  • ROM設(shè)備：C2812和C2811包含128K x 16的ROM，C2810有64K x 16的ROM。
  • 其他內(nèi)存：包括1K x 16 OTP ROM、L0和L1各4K x 16的單訪問(wèn)RAM（SARAM）、H0為8K x 16 SARAM、M0和M1各1K x 16 SARAM。
• 引導(dǎo)ROM：工廠編程有引導(dǎo)加載軟件，可根據(jù)GPIO引腳選擇引導(dǎo)模式，還包含標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)表，如SIN/COS波形。
• 外部接口（僅2812）：超過(guò)1M x 16的總內(nèi)存，可編程等待狀態(tài)和讀寫(xiě)選通時(shí)序，有三個(gè)獨(dú)立的芯片選擇。
• 時(shí)鐘和系統(tǒng)控制：支持動(dòng)態(tài)PLL比率更改，片上振蕩器，看門(mén)狗定時(shí)器模塊。
• 中斷管理：三個(gè)外部中斷，外設(shè)中斷擴(kuò)展（PIE）塊支持45個(gè)外設(shè)中斷。
• 32位CPU定時(shí)器：有三個(gè)32位CPU定時(shí)器，其中定時(shí)器2保留給DSP/BIOS使用。
• 安全特性：128位安全密鑰/鎖，保護(hù)Flash/ROM/OTP和L0/L1 SARAM，防止固件逆向工程。
• 電機(jī)控制外設(shè)：兩個(gè)事件管理器（EVA，EVB），與240xA設(shè)備兼容。
• 串行端口外設(shè)：包括串行外設(shè)接口（SPI）、兩個(gè)串行通信接口（SCIs）、增強(qiáng)型控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（eCAN）、多通道緩沖串行端口（McBSP）。
• 12位ADC：16通道，2 x 8通道輸入多路復(fù)用器，兩個(gè)采樣保持單元，支持單/同時(shí)轉(zhuǎn)換，快速轉(zhuǎn)換速率為80 ns/12.5 MSPS。
• 通用I/O：多達(dá)56個(gè)通用I/O（GPIO）引腳。
• 高級(jí)仿真特性：分析和斷點(diǎn)功能，通過(guò)硬件進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試。
• 低功耗模式：支持IDLE、STANDBY、HALT模式，可禁用單個(gè)外設(shè)時(shí)鐘。
• 封裝選項(xiàng)：179 - 球MicroStar BGA?（GHH，ZHH）、176 - 引腳低輪廓四方扁平封裝（LQFP）（PGF）、128 - 引腳LQFP（PBK）。
• 溫度選項(xiàng)：A： - 40°C至85°C；S： - 40°C至125°C；Q： - 40°C至125°C（Q100資格）。

2. 功能概述

2.1 內(nèi)存映射

不同型號(hào)的設(shè)備具有不同的內(nèi)存映射，如F2812/C2812、F2811/C2811、F2810/C2810等。內(nèi)存塊包括Flash、ROM、SARAM等，各區(qū)域有不同的等待狀態(tài)要求，用戶可根據(jù)需求進(jìn)行配置。例如，M0和M1 SARAMs為0 - 等待狀態(tài)，F(xiàn)lash（或ROM）可編程，最小0 - 等待狀態(tài)。

2.2 模塊描述

• C28x CPU：是TMS320C2000? DSP平臺(tái)的新成員，與24x/240x DSP設(shè)備源代碼兼容，是高效的C/C++引擎，能高效處理DSP數(shù)學(xué)任務(wù)和系統(tǒng)控制任務(wù)，具備32 x 32位MAC能力和64位處理能力，快速中斷響應(yīng)和自動(dòng)上下文保存功能。
• 內(nèi)存總線（哈佛總線架構(gòu)）：采用多總線結(jié)構(gòu)，包括程序讀取總線、數(shù)據(jù)讀取總線和數(shù)據(jù)寫(xiě)入總線，支持單周期32位操作，可在單周期內(nèi)完成指令獲取、數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)寫(xiě)入。
• 外設(shè)總線：采用外設(shè)總線標(biāo)準(zhǔn)，支持16位和32位訪問(wèn)，方便外設(shè)在不同TI DSP家族設(shè)備之間遷移。
• 實(shí)時(shí)JTAG和分析：實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1149.1 JTAG接口，支持實(shí)時(shí)操作，可在處理器運(yùn)行時(shí)修改內(nèi)存、外設(shè)和寄存器內(nèi)容，還提供特殊分析硬件，可設(shè)置硬件斷點(diǎn)或數(shù)據(jù)/地址觀察點(diǎn)。
• 外部接口（XINTF，僅2812）：異步接口，由19個(gè)地址線、16個(gè)數(shù)據(jù)線和三個(gè)芯片選擇線組成，五個(gè)外部區(qū)域可獨(dú)立編程等待狀態(tài)和選通信號(hào)時(shí)序，實(shí)現(xiàn)與外部存儲(chǔ)器和外設(shè)的無(wú)縫接口。
• Flash（僅F281x）：F2812和F2811包含128K x 16的嵌入式閃存，F(xiàn)2810有64K x 16的嵌入式閃存，用戶可單獨(dú)擦除、編程和驗(yàn)證閃存扇區(qū)，支持特殊內(nèi)存流水線以提高性能。
• ROM（僅C281x）：C2812和C2811包含128K x 16的ROM，C2810有64K x 16的ROM，還有一個(gè)1K x 16的ROM塊取代了閃存設(shè)備中的OTP內(nèi)存。
• M0，M1 SARAMs：所有C28x設(shè)備都包含兩個(gè)1K x 16的單訪問(wèn)內(nèi)存塊，棧指針在復(fù)位時(shí)指向M1塊的開(kāi)始位置。
• L0，L1，H0 SARAMs：F281x和C281x包含額外的16K x 16單訪問(wèn)RAM，分為三個(gè)塊（4K + 4K + 8K），可獨(dú)立訪問(wèn)，映射到程序和數(shù)據(jù)空間。
• 引導(dǎo)ROM：包含引導(dǎo)加載軟件，根據(jù)GPIO引腳選擇引導(dǎo)模式，還包含標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)表。
• 安全：支持高級(jí)安全功能，通過(guò)128位密碼保護(hù)閃存/ROM/OTP和L0/L1 S