продолжение на следующем слайде

Лектор А.А. Язовский
ОБЗОР СИГНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРОВ
СЕМЕЙСТВА ‘С2000 ФИРМЫ
TEXAS INSTRUMENTS
Для студентов направления 210400 – Радиотехника, магистерских программ:
Микроволновая техника и антенны, Обработка сигналов и изображений в радиоэлектронных
системах, Радиоэлектронные системы локации, навигации и управления, направления
210700 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи, магистерская программа:
Радиоэлектронные системы и устройства телекоммуникаций
Цели занятия
• Знакомство с архитектурой цифровых сигнальных процессоров
семейства С2000 фирмы Texas Instruments.
• Знакомство с аппаратными средствами отладки систем на
цифровых сигнальных процессоров семейства С2000 фирмы
Texas Instruments.
• Знакомство с программными средствами отладки систем на
базе цифровых сигнальных процессоров семейства С2000
фирмы Texas Instruments.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
2
О компании Texas Instruments Inc.
(продолжение на следующем слайде)
• Компания Texas Instruments Inc. ( TI ) является мировым лидером в
разработке и производстве интегральных микросхем.
• История компании TI – это длинный путь от сейсмической технологии в
1930 г. до создания первой интегральной микросхемы для электронного
калькулятора в 1958 г. Тогда и появились первые электронные
калькуляторы с маркой «Texas Instruments».
• Сферой деятельности компании TI становится разработка и производство
интегральных микросхем.
• Штаб-квартира компании TI находится в городе Dallas, штат Texas, USA.
Отсюда и название компании.
• Подразделения компании TI ( бизнес центры, исследовательские центры,
производство ) расположены в 25 странах мира.
• Штат сотрудников компании TI насчитывает 40000 человек. Из них в
Америке – 23500 сотрудников, в Азии – 9700, в Японии – 4200, в Европе –
2600.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
3
О компании Texas Instruments Inc.
(продолжение на следующем слайде)
• Финансовые вложения компании TI в исследовательские работы в 1999 г.
составили 1,3 миллиарда долларов, в 2000 г. – 2,4 миллиарда долларов.
• Крупные капиталовложения в исследовательские работы позволяют
компании TI удерживать ключевые позиции на мировом рынке. В 1999 г.
оборот компания TI составил 9,5 миллиардов долларов.
• Имея собственные исследовательские центры и мощное современное
производство, компания TI постоянно предлагает рынку новые
разработки в микроэлектронной технике.
• В настоящее время производственная деятельность TI представляет
собой несколько крупных направлений: цифровые сигнальные
процессоры, интегральные микросхемы, микроконтроллеры со
сверхнизким энергопотреблением, электронные системы защиты,
программы повышения производительности труда, принтеры, ПКблокноты, калькуляторы и изделия бытовой электроники, средства
электронного контроля.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
4
О компании Texas Instruments Inc.
(продолжение)
• Цифровые сигнальные процессоры (DSP)
• Компании TI принадлежит более половины всего мирового объема
продаж цифровых сигнальных процессоров (DSP). Эффективные
средства отладки, библиотеки исходных текстов, мощная
информационная поддержка – все это делает DSP компании TI
привлекательными для потребителей. DSP-процессоры нашли
широкое применение в сотовых телефонах, карманных компьютерах,
бытовой электронике и множестве других устройств. Компанией TI
финансируется Университетская программа TI, направленная на
подготовку специалистов в области применения сигнальных
процессоров.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
5
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320C24x™
Vcc, В
Рабочий
температурный
диапазон, °С
Корпус
1 WD, 3 16-Bit
GP
5
-40 : 125
-40 : 85
132BQFP
SCI
1 WD, 2 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
32LQFP
1 8-Ch 8-Ch 10-Bit
SCI
1 WD, 2 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
64QFP,
64TQFP
1 8-Ch 8-Ch 10-Bit
SCI, SPI,
CAN
1 WD, 2 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
64TQFP
SCI, SPI,
CAN
1 WD, 4 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
100LQFP
1 8-Ch 5-Ch 10-Bit
SCI
1 WD, 2 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
32LQFP
16 K
1 8-Ch 8-Ch 10-Bit
SCI
1 WD, 2 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
64QFP
-
32 K
1 8-Ch 8-Ch 10-Bit
SCI, SPI,
CAN
1 WD, 2 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
64TQFP
5K
-
64 K
1 16Ch
16-Ch 10Bit
SCI, SPI,
CAN
1 WD, 4 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
100LQFP
5K
-
64 K
1 16Ch
16-Ch 10Bit
SCI, SPI,
CAN
1 WD, 4 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
144LQFP
Тип
Частота
, МГц
RAM
ROM
FLASH
PWM
ADC
Интерфейсы
Таймеры
‘F240
20
1K
-
32K
1 12Ch
16-Ch 10Bit
SCI, 3SPI
‘LC2401A
40
2K
16 K
-
1 7-Ch 5-Ch 10-Bit
‘LC2402A
40
1K
12 K
-
‘LC2403A
40
2K
32 K
-
‘LC2406A
40
5K
64 K
-
‘LF2401A
40
2K
-
16 K
‘LF2402A
40
2K
-
‘LF2403A
40
2K
‘LF2406A
40
‘LF2407A
40
06.05.2016
1 16Ch
16-Ch 10Bit
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
6
Цифровые сигнальные
процессоры TMS320C24x™
• Обладая производительностью до 40 MIPS, 16битные контроллеры семейства C24x™ позволяют
реализовывать различные алгоритмы управления.
• Набор однотактовых инструкций обеспечивает
быстрое выполнение сложных математических
вычислений в режиме реального времени, а
гарвардская архитектура имеет ряд удобств при
использовании векторной математики, часто
используемой в задачах промышленной
автоматизации.
• Модернизированная гарвардская архитектура
контроллеров C24x обеспечивает максимальную
скорость обработки данных благодаря наличию
раздельных шин для программы и данных,
позволяя одновременно читать данные и
программные инструкции.
• Передача данных между двумя пространствами
поддерживается программно.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
7
Организация памяти
• Архитектура памяти контроллеров семейства C24x позволяет
загружать коэффициенты из программной памяти непосредственно в
ОЗУ, исключая необходимость в дополнительном ПЗУ для
коэффициентов. Эта особенность, совместно с 4-уровневым
конвейером, позволяет контроллерам семейства C24x выполнять
большинство инструкций за один цикл.
• Особенность DRAM-памяти, позволяющей осуществить две операции
за один цикл, совмещенная с параллельной архитектурой
обеспечивает контроллерам C24x возможность выполнять три
одновременных операции с памятью за один машинный цикл.
• Представители семейства C24x обладают различным набором
встроенных типов памяти, включающих однопортовое ОЗУ, ПЗУ и
Flash-память. Все представители семейства изготавливаются по
субмикронной комплементарной КМОП-технологии с пятью
металлизациями.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
8
Периферийные устройства
• Платформа TMS320C2000™ обладает высокой степенью интеграции
периферийных устройств, свойственной микроконтроллерам и
используемой для обработки смешанных сигналов, с высокой
производительностью ядра цифрового сигнального процессора (DSP),
встроенной перепрограммируемой flash-памятью, прецизионными
аналоговыми, цифровыми и коммуникационными периферийными
устройствами.
• Такой уровень интеграции упрощает разработки и удешевляет их,
позволяя реализовывать однокристальные решения.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
9
Flash-память
• Модуль Flash-памяти с варьируемым объемом от 16 до 256КБ
позволяет разработчику многократно изменять программу в
контроллере, в том числе и непосредственно в готовом изделии.
Возможность перепрограммирования Flash-памяти обеспечивает
максимальную легкость и удобство обновления программных версий
приборов.
• Flash-память контроллеров семейства C2000™ разбита на секторы, что
позволяет пользователю программировать лишь часть памяти, не
осуществляя предварительного полного стирания. Кроме этого,
контроллеры семейства C2000™ обладают уникальной возможностью
защиты кода 32-х или 64-битным паролем.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
10
Модуль обработчика событий
(Event Manager)
• Таймеры/Регистры сравнения позволяют снизить до минимума
программную загрузку ядра при операциях измерений длительности,
периодических выборок и генерации сигналов ШИМ
• Программируемое «мертвое время» позволяет избавиться от
внешних цепей его формирования
• Регистры захвата и квадратурных демодуляторов дают возможность
отказаться от внешних ИС обработки сигналов с датчиков
• Прерывание PDP позволяет защитить внешние силовые устройства
при системных сбоях
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
11
Модули ePWM, eCAP, eQEP
(в контроллерах F2808, F2806, F2801)
• Заменяют модуль обработчика событий
• ePWM
–
–
–
–
–
–
–
–
До 16 независимых каналов ШИМ, сгруппированных поканально
ВременнАя синхронизация
Контроль фазы и фронтов
Дополнительные вычислительные режимы
Независимая регулировка мертвого времени
Высокочастотный регулятор (chopper)
Регулируемый диапазон аварийных значений (trip/fault)
Улучшенная система прерываний и запуска преобразований
• ePWM высокого разрешения
– Расширяет разрешающую способность модуля ePWM с помощью
использования технологии Micro Edge Positioning
– Используется для управления коэффициентом заполнения и сдвигом
фазы в высокочастотных применениях
– Обладает разрешением в 11 бит на частоте 2МГц по сравнению с 5.6битами у стандартного модуля ePWM
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
12
Модули ePWM, eCAP, eQEP
• eCAP
–
–
–
–
–
–
–
–
До четырех 32-битных регистров захвата
Однократный либо постоянный режим
Отображение буферов в пространство памяти
Выбор фронтов
Предделитель
Секвенсер
Режимы абсолютного времени либо приращения
32-битный режим ШИМ
• eQEP
–
–
–
–
До 2-х 32-битных модулей QEP
Поддержка измерений скорости и частоты
Детектирование заклинивания ротора и определение его положения
Контроль неисправностей
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
13
Аналого-цифровой преобразователь
• Разрешение 10 бит (семейство C24x) и 12 бит (семейство C28x)
• Время преобразования 375 нс для семейства 240xA и 80 нс при
групповых преобразованиях для семейств F281x и F280x позволяет
использовать высокую частоту семплирования и программной
обработки по нескольким каналам преобразования
• Запуск преобразования по внешнему либо внутренним сигналам не
требует использования ресурсов ЦПУ
• Двойная буферизация результатов преобразования позволяет
уменьшить использование ресурсов ЦПУ при перезагрузке результата
преобразования в прерываниях
• До 16 мультиплексированных входных каналов
• Аудио секвенсер повышает производительность без использования
ресурсов ЦПУ
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
14
Модуль CAN
• Полнофункциональный контроллер CAN-интерфейса с поддержкой
спецификации 16-bit peripheral Specification 2.0B
• Отправка и получение фреймов со стандартным (11-битным) и
расширенным (29-битным) идентификатором
• 6 (в устройствах семейства 24X) либо 32 (в устройствах семейств F2810 и
F2812) почтовых ящиков для сообщений длиной от 0 до 8 байт
• Почтовые ящики для приема, отправки и конфигурируемые
прием/отправка (почтовые ящики 0 и 1)
• Поддержка режимов пониженного энергопотребления в контроллерах
семейства 28x, метки времени, программируемый приоритет передачи
сообщений
• Режим самотестирования
• CAN-контроллер может быть настроен на прием собственных сообщений
• Программируемая скорость обмена, маскирование, программируемая
система прерываний
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
15
Последовательный интерфейс связи
(SCI-UART)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Асинхронный формат связи (NRZ)
Программируемая скорость обмена
Программируемая длина данных от 1 до 8 бит
Программируемое число стоп-бит (1 или 2)
Флаги ошибок: четность, переполнение, ошибки фреймов и пауз и т.д.
Два мультипроцессорных режима: освобождение шины (Idle Line
Wake-Up) и обработка адресного бита (Address Bit Wake-Up)
Полнодуплексный и полудуплексный режим
Двойная буферизация регистров приема и передачи (в устройствах
семейства 24X) и 16-уровневый буфер приема/передачи в устройствах
семейства C28X
Раздельные прерывания на прием и передачу
Раздельные биты разрешения прерываний на прием и передачу
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
16
Последовательный периферийный
интерфейс (SPI)
• Высокоскоростной 16-битный программируемый последовательный
интерфейс (1-8 бит в устройствах семейства F/C240)
• Синхронный порт приема/передачи
• Ведущий либо ведомый (Master/ Slave) режим
• Работа в 3-выводном либо 4-выводном режиме
• Поддержка мультипроцессорного обмена данными
• Управление фазой и полярностью сигнала тактирования SPI
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
17
Многоканальный буферизованный
последовательный порт (McBSP)
• Полнодуплексная связь
• Двойная буферизация на передачу и тройная на прием позволяет
организовать непрерывный обмен данными
• 128 каналов приема и передачи
• Независимое тактирование и формирование фреймов на передачу
• Возможность многоканальных режимов работы с поддержкой
блочной передачи по каждому каналу
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
18
Интерфейс IIC (I2C)
• Полная совместимость со спецификацией шины I2C фирмы Philips
Semiconductors (версия 2.1)
• Поддержка форматов передачи от 1 до 8 бит
• Режим адресации от 7 до 10 бит
• Поддержка режима «мультимастер»
• Скорость передачи данных от 10 кбит/с до 400 кбит/с (Philips Fastmode)
• Один 16-битный буфер FIFO на прием и один 16-битный буфер FIFO на
передачу
• Источник прерывания, который может использоваться процессором
• В режиме FIFO процессором может использоваться дополнительный
источник прерывания
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
19
Контроллер ЦПОС TMS320F240 с
фиксированной запятой
•
•
•
•
•
•
Высокопроизводительная статическая КМОП-технология
Содержит ядро ЦПУ T320C2xLP
Совместимость по объектному коду с TMS320C2xx
Совместимость по исходному коду с TMS320C25
Совместимость снизу вверх с TMS320C5x
132-выводной плоский пластиковый корпус с четырехсторонним
расположением выводом (суффикс PQ)
• Цикл выполнения инструкции 50 нс
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
20
Контроллер TMS320F240
• Промышленный и автомобильный температурные диапазоны
• Память
– 544 слов х 16 бит встроенного ОЗУ памяти данных/программ с
двухпутевым доступом
– 16 тыс. слов х 16 бит встроенного флэш ЭСППЗУ памяти программ
– 224 тыс. слов х 16 бит общего адресуемого пространства памяти
(64 тыс. слов данных, 64 тыс. слов программы и 64 тыс. слов
пространства ввода-вывода, а также 32 тыс. слов общего
пространства памяти)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
21
Контроллер TMS320F240
• Модуль управления событиями
• 12 каналов сравнения/широтно-импульсной модуляции
• Три 16-разрядных таймера общего назначения с 6 режимами, в т.ч.
непрерывный однонаправленный и двунаправленный счет
• Три полнофункциональных блока 16-разрядного сравнения с
функцией генерации задержки неперекрытия
• Три простых блоков 16-разрядного сравнения
• Четыре блока захвата (два с импульсным интерфейсом квадратурного
энкодера)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
22
Контроллер TMS320F240
(продолжение на следующем слайде)
• Два модуля 10-разрядного аналогово-цифрового преобразования.
• 28 индивидуально программируемых мультиплексированных линий
ввода-вывода.
• Модуль синхронизации на основе схемы фазовой автоподстройки
частоты (ФАПЧ).
• Модуль сторожевого таймера (с реально-временным прерыванием).
• Модуль последовательного коммуникационного интерфейса (SCI).
• Модуль последовательного периферийного интерфейса SPI.
• Шесть внешних прерываний:
–
–
–
–
защита силового привода,
сброс,
немаскируемое прерывание NMI,
три маскируемых прерывания.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
23
Контроллер TMS320F240
(продолжение)
• Четыре режима снижения мощности для экономичной работы.
• Эмуляция на основе сканирования.
• Доступные инструментальные средства для проектирования:
– ANSI Си-компилятор,
– ассемблер/линкер,
– отладчик исходного Си-кода компании Texas Instruments (TI).
• Эмулятор XDS510, поддерживающий встроенные отладочные ресурсы
посредством сканирования.
• Поддержка проектирования систем управления электроприводами и
нечеткой логики сторонними производителями.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
24
Структурная
схема
контроллера
TMS320F240
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
25
Расположение
выводов
контроллера
TMS320F240
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
26
Общее описание контроллера
TMS320F240
• TMS320F240 – представитель семейства контроллеров ЦПОС,
выполненных на основе поколения 16-разрядных цифровых процессоров
для обработки сигналов (ЦПОС) с фиксированной запятой TMS320C2xx.
• Данное семейство оптимизировано под приложения цифрового
управления двигателями/движением.
• Контроллеры ЦПОС объединяют расширенную архитектурную разработку
ядра ЦПУ C2xLP, обеспечивающего низкую стоимость решения задач
высокопроизводительной обработки, и несколько интеллектуальных
периферийных устройств, оптимизированных под приложения
управления двигателем/движением.
• К данным периферийным устройствам относятся модуль менеджера
событий, который содержит таймеры общего назначения и регистры
сравнения для генерации 12 ШИМ-сигналов; и два 10-разрядных
аналогово-цифровых преобразователя (АЦП), которые могут выполнить
одновременно два преобразования за 6.1 мкс.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
27
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320LF2401A, TMS320LC2401A
Отличительные особенности
• Высокопроизводительная статическая КМОП-технология
– Тактовая частота 25 МГц (время цикла 40 нс)
– Производительность 40 MIPS
– Низкое питающее напряжение
• Построены на базе ядра ЦСП TMS320C2xx
– Совместимость по коду с устройствами семейств F243/F241/C242
• Встроенная память
–
–
–
–
–
–
До 8K x 16 встроенной Flash (два сектора) (LF2401A)
8K x 16 встроенной ПЗУ (ROM) (LC2401A)
Программируемая возможность защиты кода во встроенной памяти
До 1K x 16 ОЗУ программы/данных
544 слова двухпортовой ОЗУ
До 512 слов однопортовой ОЗУ
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
28
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320LF2401A, TMS320LC2401A
• Загрузочное ПЗУ.
• Bootloader по интерфейсу SCI.
• Модуль контроллера событий (Event-Manager): (EVA), состоящий из:
– двух 16-битных таймеров общего назначения;
– семи 16-битных каналов ШИМ (PWM), позволяющих организовать:
• управление трехфазным инвертором,
• выравнивание ШИМ-сигналов по центру или фронту,
• аварийное отключение ШИМ-каналов по внешнему выводу PDPINTx;
– программируемого формирователя «мертвого времени», позволяющего
исключить сквозные токи;
– регистра захвата для меток времени внешних событий;
– квалификатора входов для выбранных выводов;
– встроенного декодера положения.
• Синхронизация с преобразованием АЦП.
• Разработан для управления различными типами двигателей:
– асинхронными, бесколлекторными, реактивными синхронными, шаговыми и т.д.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
29
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320LF2401A, TMS320LC2401A
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Малый корпус (7х7мм) позволяет сэкономить площадь
Сторожевой таймер (Watchdog)
10-битный АЦП
Входной мультиплексор на 5 каналов
Скорость преобразования от 500 нс
Два секвенсера на 8 состояний, управляемых модулем контроля
событий
Асинхронный последовательный порт SCI
Генерация тактовой частоты при помощи ФАПЧ
До 13 портов ввода-вывода общего назначения (GPIO),
мультиплексированных с портами специального назначения
Два внешних источника прерываний (XINT1, XINT2)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
30
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320LF2401A, TMS320LC2401A
• Управление энергопотреблением:
– три режима пониженного энергопотребления;
– индивидуальный запрет тактирования периферийных модулей.
• Поддержка периферийного сканирования по стандарту JTAG 1.
• Средства разработки включают в себя:
–
–
–
–
–
компилятор/ассемблер/линкер ANSI C/C++;
интегрированную среду разработки Code Composer Studio IDE;
отладочные модули;
эмулятор XDS510;
средства управления двигателями сторонних производителей.
• 32-выводный низкопрофильный корпус LQFP (VF).
– 100-выводный низкопрофильный корпус LQFP (PZ) (2406A,LC2404A) .
• Диапазон рабочих температур:
– A: -40°C … +85°C
– S/Q: -40°C …+125°C
• 1 – Стандарт IEEE 1149.1-1990.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
31
Структурная
схема
TMS320LF2401A
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
32
Структурная
схема
TMS320LC2401A
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
33
Расположение
выводов
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
34
Общее описание TMS320Lx2401A
• Контроллеры TMS320Lx2401A – новые члены семейства
TMS320C24x цифровых сигнальных процессоров с фиксированной
точкой, построенных на платформе TMS320C2000.
• Устройства семейства 240xA имеют улучшенную архитектуру ЦСП
TMS320 с ядром C2xx, обеспечивая низкую стоимость, малое
энергопотребление и высокую производительность.
• Обладая набором периферийных устройств, предназначенных для
цифрового управления двигателями и контроля движения,
устройства семейства являются полноценными однокристальными
контроллерами цифровой обработки сигнала.
• При том, что семейство 240xA программно совместимо с
существующими контроллерами семейства C24x, в нем
значительно повышена производительность (до 40 MIPS) и
расширен набор периферии.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
35
Общее описание TMS320Lx2401A
• Контроллеры семейства 240xA предлагают широкий выбор
объема программной памяти и набора периферийных модулей,
позволяя подобрать оптимальное соотношение цены и
производительности для самых разнообразных задач.
• Модель с Flash-памятью обеспечивает недорогое решение для
массовой продукции при необходимости перепрограммирования.
• Контроллеры имеют возможность защиты программы паролем,
что обеспечивает надежную защиту от несанкционированного
доступа и копирования встроенных Flash/ПЗУ.
• Кроме этого, LF2401A имеет загрузочное ПЗУ в 256 слов,
позволяющее реализовать внутрисхемное программирование.
• Загрузочное ПЗУ в LС2401A используется в отладочных целях.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
36
Общее описание TMS320Lx2401A
• Контроллеры семейства Lx2401A содержат модуль контроллера
событий (event manager), оптимизированный для задач
управления двигателями и преобразователями напряжения.
• Возможности модуля включают генерацию ШИМ-сигналов с
выравниванием по центру либо по фронту, программируемое
«мертвое время» для исключения сквозных токов и
синхронизацию работы с преобразованиями АЦП.
• Выводы EV снабжены «квалификаторами», позволяющими
минимизировать возможность случайного переключения под
воздействием помех.
• Высокопроизводительный
10-битный
аналогово-цифровой
преобразователь (АЦП) обеспечивает минимальное время
преобразования в 500 нс и имеет до 5 аналоговых входов.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
37
Общее описание TMS320Lx2401A
• Наличие
секвенсера
позволяет
осуществлять
до
16
последовательных преобразований без вмешательства ЦПУ.
• Последовательный интерфейс SCI позволяет осуществлять
асинхронную связь с другими устройствами в системе.
• Для обеспечения максимальной гибкости все выводы
специального назначения могут также быть сконфигурированы в
качестве входов/выходов общего назначения (GPIO).
• Совместимый со стандартом JTAG встроенный эмулятор,
присутствующий во всех устройствах семейства, позволяет
значительно сократить затраты времени на разработку,
обеспечивая возможность отладки в реальном режиме времени
без вмешательства в процесс выполнения программы, что крайне
важно при отладке устройств цифрового управления мощными
силовыми устройствами.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
38
Общее описание TMS320Lx2401A
• Программная поддержка включает в себя полный набор
необходимых средств, от C-компиляторов до интегрированной
среды разработки Code Composer Studio.
• Кроме этого, многие сторонние производители предлагают как
средства разработки, так и готовые отладочные системы с
поддержкой разработки.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
39
Общее описание
TMS320Lx2401A (примечание)
• По сравнению с контроллерами 24x/240x семейство Lx2401A имеет
ограниченную функциональность.
• Такие периферийные устройства, как SPI и CAN в контроллерах Lx2401A
отсутствуют, а EV и АЦП обладают урезанными функциями.
– Например, в модуле EV отсутствует квадратурный декодер QEP, а регистр
захвата имеет только один вход (по сравнению с тремя или шестью в
остальных контроллерах).
– АЦП имеет только пять входов (по сравнению с 8-ю либо 16-ю в остальных
контроллерах).
• По этой причине некоторые биты, присутствующие в 24x/240x не
используются в Lx2401A.
• Регистры и используемые в них биты описаны в таблице 16 документа
Lx2401A DSP Peripheral Register Description. См. также TMS320LF/
LC240xA DSP Controllers Reference Guide: System and Peripherals (номер
документа SPRU357).
• Отличия от SPRU357 описаны в руководстве на конкретный контроллер.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
40
Краткие характеристики TMS320Lx2401A
Характеристики
LF2401A
Ядро ЦСП C2xx
Да
Да
Да
Да
Длительность цикла
25 нс
25 нс
25 нс
25 нс
Производительность
40 MIPS
40 MIPS
40 MIPS
40 MIPS
Двухпортовая (DARAM)
544
544
544
544
Однопортовая (SARAM)
512
512
512
-
8K
-
8K
-
4/4K
-
4/4K
-
-
8K
-
6K
Защита памяти Flash/ROM
Есть
Есть
Есть
Есть
Загрузочное ПЗУ
Есть
Есть
Есть
Нет
Интерфейс внешней памяти
Нет
Нет
Нет
Нет
Модули контроллера событий
EVA
EVAB
EVA
EVA
ОЗУ
(16-битных
слов)
3.3-вольтовая встроенная Flash-память (16-битных слов)
•
Сектора
Однократно записываемая память (16-битных слов)
LС2401A
LF2402A
LС2402A
•
Таймеры общего назначения
2
2
2
2
•
Модули сравнения/ШИМ (Compare/PWM)
7
7
8
8
•
Квалификатор по входам PDPINTx, CAPx, QEPx, XINT1/2 и
ADCSOC
Есть*
Есть*
Есть
Есть
•
Модули захвата/квадратурных энкодеров (Capture/QEP
1
1
3/2
3/2
Есть
Есть
Есть
Есть
Сторожевой таймер (Watchdog)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
41
Краткие характеристики TMS320Lx2401A
Характеристики
LF2401A
10-битный АЦП
LС2401A
LF2402A
LС2402A
Есть
Есть
Есть
Есть
5
5
8
8
•
Каналов
•
мин. время преобразования
500 нс
500 нс
500 нс
500 нс
Программируемые 32-битные таймеры
3
3
3
3
Интерфейс SPI
Нет
Нет
Нет
Нет
Интерфейсы SCI
Есть
Есть
Есть
Есть
Интерфейс CAN
Нет
Нет
Нет
Нет
Порты ввода-вывода общего назначения (объединенные с
портами специального назначения)
13
13
21
21
Источники внешних прерываний
2
2
3
3
64--pin PG
64--pin PG
Напряжение питания
Корпус
Ядра
3,3В
Портов ввода/вывода
3,3В
32-pin VE
Статус
06.05.2016
32-pin VE
Серийное производство
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
42
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
Отличительные особенности:
• Высокопроизводительная статическая КМОП-технология
– Тактовая частота 25 МГц (время цикла 40 нс)
– Производительность 40 MIPS
– Низкое питающее напряжение
• Построены на базе ядра ЦСП TMS320C2xx
– Совместимость по коду с устройствами семейств F243/F241/C242
– Совместимы по набору устройств и набору модулей с семейством F240
• Выпускаются с встроенной Flash-памятью (LF) и однократно
программируемой ПЗУ (ROM) (LC)
– LF240xA: LF2407A, LF2406A, LF2403A, LF2402A
– LC240xA: LC2406A, LC2404A, LC2403A, LC2402A
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
43
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Встроенная память
–
–
–
–
–
До 32K x 16 встроенной Flash (четыре сектора) либо ROM памяти
Программируемая возможность защиты кода во встроенной памяти
До 2,5K x 16 ОЗУ программы/данных
544 слова двухпортовой ОЗУ
До 2-х Кслов однопортовой ОЗУ
• Загрузочное ПЗУ (в семействе LF240)
– Bootloader по интерфейсу SPI или SCI
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
44
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Содержит до двух модулей контроллера событий (Event-Manager): (EVA
и EVB), каждый из которых состоит из:
– Двух 16-битных таймеров общего назначения
– Восьми 16-битных каналов ШИМ (PWM), позволяющих организовать:
• Управление трёхфазным инвертором
• Выравнивание ШИМ-сигналов по центру или фронту
• Аварийное отключение ШИМ-каналов по внешнему выводу PDPINTx
– Программируемого формирователя «мёртвого времени», позволяющего
исключить сквозные токи
– Трёх регистров захвата для меток времени внешних событий
– Квалификатора входов для выбранных выводов
– Встроенного декодера положения
– Синхронизация с преобразованием АЦП
– Разработан для управления различными типами двигателей – асинхронными,
бесколлекторными, реактивными синхронными, шаговыми и т.д.
– Позволяет организовать одновременное управление несколькими
двигателями либо преобразователями
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
45
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Интерфейс внешней памяти (LF2407A)
– Общий объём адресного пространства 192 Кслов по 16 бит, из них 64К
программной памяти, 64К данных и 64К ввода-вывода
• Сторожевой таймер (Watchdog)
• 10-битный АЦП
– Входной мультиплексор на 8 либо 16 каналов
– Скорость преобразования от 500 нс
– Два секвенсера на 8 состояний, управляемых модулем контроля событий
• Контроллер сети CAN версии 2,0В (в устройствах
LF2407A,LF2406A,LF2403A)
• Асинхронный последовательный порт SCI
• 16-битный синхронный последовательный порт SPI (в устройствах
LF2407A,LF2406A,LС2404A,LС2403A)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
46
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Генерация тактовой частоты при помощи ФАПЧ
• До 40 портов ввода-вывода общего назначения (GPIO),
мультиплексированных с портами специального назначения
• До пяти внешних источников прерываний (Защита силовой части,
Сброс, 2 маскируемых прерывания)
• Блок расширителя внешних прерываний (PIE), поддерживающий 45
внешних источников прерываний
• Управление энергопотреблением
– Три режима пониженного энергопотребления
– Индивидуальный запрет тактирования периферийных модулей
• Поддержка периферийного сканирования по стандарту JTAG1 –
Стандарт IEEE 1149.1-1990
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
47
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Средства разработки включают в себя
–
–
–
–
–
Компилятор/ассемблер/линкер ANSI C/C++
Интегрированную среду разработки Code Composer Studio IDE
Отладочные модули
Эмулятор XDS510
Средства управления двигателями сторонних производителей
• Варианты корпусов
– 144-выводный низкопрофильный корпус LQFP (PGE) (LF2407A)
– 100-выводный низкопрофильный корпус LQFP (PZ) (2406A,LC2404A)
– 64-выводный низкопрофильный корпус TQFP (PAG) (LF2403A, LC2403A,
LC2402A)
– 64-выводный корпус QFP (PG) (2402A)
• Диапазон рабочих температур:
– A: -40°C … +85°C (GHH, ZHH, PGF, PBK)
– S/Q: -40°C …+125°C (GHH, ZHH, PGF,PBK)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
48
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Контроллеры TMS320LF240xA и TMS320LC240xA являются новыми
членами семейства TMS320C24x цифровых сигнальных процессоров с
фиксированной точкой, построенных на платформе TMS320C2000.
• Контроллеры семейства 240xA имеют улучшенную архитектуру ЦСП
TMS320 с ядром C2xx, обеспечивая низкую стоимость, малое
энергопотребление и высокую производительность.
• Обладая набором периферийных устройств, таких, как модули
управления двигателями и контроля движения, устройства семейства
являются
полноценными
однокристальными
контроллерами
цифровой обработки сигнала.
• При том, что семейство 240xA программно совместимо с
существующими контроллерами семейства C24x, в нём значительно
повышена производительность (до 40 MIPS) и расширен набор
периферии.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
49
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Контроллеры семейства 240xA предлагают широкий выбор объёма
программной памяти и набора периферийных модулей, позволяя
подобрать оптимальное соотношение цены и производительности для
самых разнообразных задач.
• Модели с Flash-памятью до 32K слов обеспечивают недорогое решение
для массовой продукции при необходимости перепрограммирования.
• Контроллеры 240xA имеют возможность защиты программы паролем,
что обеспечивает надёжную защиту от несанкционированного доступа
и копирования встроенных Flash/ПЗУ.
• Кроме этого, модели семейства с Flash-памятью имеют загрузочное
ПЗУ в 256 слов, позволяющее реализовать внутрисхемное
программирование.
• Удобным является наличие в семействе 240xA однократно
программируемых микросхем, полностью совместимых с Flashаналогами.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
50
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Все контроллеры семейства 240xA содержат как минимум один
модуль контроллера событий (event manager), оптимизированного для
задач управления двигателями и преобразователями напряжения.
• Возможности данных модулей включают генерацию ШИМ-сигналов с
выравниванием по центру либо по фронту, программируемое
«мёртвое время» для исключения сквозных токов и синхронизацию
работы с преобразованиями АЦП.
• Устройства семейства с двумя модулями контроллера событий
обеспечивают возможность управления несколькими двигателями
либо преобразователями напряжения при помощи одного ЦСПконтроллера 240xA.
• Выводы
EV
снабжены
«квалификаторами»,
позволяющими
минимизировать возможность случайного переключения под
воздействием помех.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
51
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Высокопроизводительный
10-битный
аналогово-цифровой
преобразователь
(АЦП)
обеспечивает
минимальное
время
преобразования в 375 нс и имеет до 16 аналоговых входов.
• Наличие секвенсера позволяет осуществлять до 16 последовательных
преобразований без вмешательства ЦПУ.
• Все контроллеры семейства имеют встроенный последовательный
интерфейс SCI, позволяющий осуществлять асинхронную связь с
другими устройствами в системе.
• Кроме этого, устройства 2407A, 2406A, 2404A, и 2403A имеют 16битный синхронный последовательный интерфейс SPI.
• Устройства 2407A, 2406A и 2403A содержат встроенный контроллер
шины CAN, удовлетворяющий стандарту версии 2.0B.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
52
TMS320LF2407A, TMS320LF2406A, TMS320LF2403A,
TMS320LF2402A, TMS320LC2406A, TMS320LC2404A,
TMS320LC2403A и TMS320LC2402A
• Для обеспечения максимальной гибкости все выводы специального
назначения могут также быть сконфигурированы в качестве
входов/выходов общего назначения (GPIO).
• Совместимый со стандартом JTAG встроенный эмулятор, присутствующий
во всех устройствах семейства, позволяет значительно сократить затраты
времени на разработку, обеспечивая возможность отладки в реальном
режиме времени без вмешательства в процесс выполнения программы,
что крайне важно при отладке устройств цифрового управления мощными
силовыми устройствами.
• Программная поддержка включает в себя полный набор необходимых
средств, от C-компиляторов до интегрированной среды разработки Code
Composer Studio.
• Кроме этого, многие сторонние производители предлагают как средства
разработки, так и готовые отладочные системы с поддержкой разработки.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
53
Краткие характеристики
LF2407A
LF2406A
LF2403
A
LF2402
A
LC2406
A
LF2404
A
LF2403
A
LF2402
A
Да
Да
Да
Да
Да
Да
Да
Да
25 нс
25 нс
25 нс
25 нс
25 нс
25 нс
25 нс
25 нс
40
40
40
40
40
40
40
40
Двухпортовая
(DARAM)
544
544
544
544
544
544
544
544
Однопортовая (SARAM)
2K
2K
512
512
2K
1K
512
-
3.3-вольтовая встроенная Flash-память (16-битных
слов) (4 сектора: 4K,12K,12K,4K)
32K
32K
16K
8K
-
-
-
-
-
-
-
-
32K
16K
16K
6K
Защита памяти Flash/ROM
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Загрузочное ПЗУ
Есть
Есть
Есть
Есть
Нет
Нет
Нет
Нет
Интерфейс внешней памяти
Есть
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Модули контроллера событий (EVA, EVB)
EVA,
EVB
EVA,
EVB
EVA
EVA
EVA,
EVB
EVA,
EVB
EVA
EVA
4
4
2
2
4
4
2
2
12/16
12/16
6/8
6/8
12/16
12/16
6/8
6/8
Характеристики
Ядро ЦСП C2xx
Длительность цикла
Производительность, MIPS
ОЗУ (16-битных слов)
Однократно
слов)
записываемая
память
(16-битных
•Таймеры общего назначения
•Модули сравнения/ШИМ (Compare/PWM)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
54
Краткие характеристики
Характеристики
LF2407
A
LF2406
A
LF2403
A
LF2402
A
LC2406
A
LF2404
A
LF2403
A
LF2402
A
•Квалификатор
по
входам
PDPINTx, CAPx, QEPx, XINT1/2
и ADCSOC
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
•Модули захвата/квадратурных
энкодеров (Capture/QEP
6/4
6/4
3/2
3/2
6/4
6/4
3/2
3/2
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Сторожевой таймер (Watchdog)
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
10-битный АЦП
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
16
16
8
8
16
16
8
8
500 нс
500 нс
500 нс
500 нс
500 нс6
500 нс
500 нс
500 нс
3
3
3
3
3
-
-
-
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
•Отображение
вывода PDPINTx
COMCONx
в
состояния
регистр
•каналов
•мин. время преобразования
Программируемые
таймеры
Интерфейс SPI
06.05.2016
32-битные
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
55
Краткие характеристики
LF2407
A
LF2406
A
LF2403
A
LF2402
A
LC2406
A
LF2404
A
LF2403
A
LF2402
A
Интерфейсы SCI
Есть
Есть
Есть
Нет
Есть
Есть
Есть
Нет
Интерфейс CAN
Есть
Есть
Есть
Нет
Есть
Есть
Есть
Нет
Интерфейс McBSP
Есть
Есть
Есть
Нет
Есть
Есть
Есть
Нет
Порты
ввода-вывода
общего
назначения
(объединенные
с
портами специального назначения)
41
41
21
21
41
41
21
21
Источники внешних прерываний
5
5
3
3
5
5
3
3
100-pin
PZ
100-pin
PZ
Характеристики
Напряжение питания
Корпус
Статус
06.05.2016
3,3В
144-pin
PGE
100-pin
PZ
64-pin
PAG
64-pin
PG
64-pin
PAG
64-pin
PG,PAG
Серийное производство
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
56
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320C28x™
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
57
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320C28x™
• 32-битные цифровые сигнальные процессоры семейства C28x™ объединяют
в себе мощные и эффективные технологии цифровой обработки сигналов
фирмы Texas Instruments с богатым набором периферийных устройств и
простотой использования на уровне микроконтроллера.
• Архитектура контроллеров семейства C28x позволяет выполнять за один
цикл операции типа 32x32 бит MAC либо две операции типа 16x16 бит MAC,
превосходя по этому параметру любые другие аналоги с фиксированной
точкой.
• Ядро содержит сверхбыстрый модуль управления прерываниями, что
позволяет значительно снизить задержки при входе в прерывание.
• Контроллеры семейства C28x обладают рядом уникальных возможностей,
например, таких, как операции Чтение-Модификация-Запись за один цикл
по любому из адресов памяти, что позволяет значительно повысить
производительность и эффективность кода, многие другие инструкции
также являются атомарными.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
58
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320C28x™
• Ядро контроллеров семейства C28x оптимизировано для задач
промышленной автоматизации, а разработанный параллельно с ним
компилятор языка C позволяет добиться минимального оверхеда в 1.1 по
отношению к ассемблеру.
• Кроме этого, ядро контроллеров семейства C28x поддерживает
использование библиотеки «IQ-math», позволяя разработчику совмещать
удобства использования математики с плавающей точкой с выгодной ценой
платформы с фиксированной точкой.
• Цифровые сигнальные процессоры C28x совмещают производительность
150 MIPS с преимуществами flash-технологии. Недорогие представители
семейств F2808, F2806 и F2801 обеспечивают производительность 100 MIPS.
• Все представители семейства C28x изготавливаются по субмикронной
комплементарной КМОП-технологии с пятью металлизациями.
• На программном уровне контроллеры семейства C28x совместимы с
популярной серией контроллеров TMS320C24x™.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
59
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320C28x™
Тип
Час
тота
МГц
C2801
RAM
ROM/
OTP
ROM
FLASH
PWM
100
12 K
32K/
-
1x8-Ch
C2802
100
12 K
64K/
-
C2810
150
36 K
128K/
2K
C2811
150
36 K
C2812
150
36 K
ADC
12-Bit
1x16Ch
Интерфейс
ы
Таймеры
Vcc,
В
t °С
Корпус
+
I2C,1 SCI,
2 SPI, CAN
1 WD, 3
32-Bit GP
1.8
-40 : 125
-40 : 85
100BGA
100BGA MICROSTAR
100LQFP
1x8-Ch
+
I2C,1 SCI,
2 SPI, CAN
1 WD, 3
32-Bit GP
1.8
-40 : 125
-40 : 85
100BGA
100BGA MICROSTAR
100LQFP
-
1x16Ch
+
2 SCI,
SPI, CAN
1 WD, 4
16-Bit GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
128LQFP
128K/
2K
-
1x16Ch
+
2 SCI,
SPI, CAN
1 WD, 4
16-Bit GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
128LQFP
128K/
2K
-
1x16Ch
+
2 SCI,
SPI, CAN
1 WD, 4
16-Bit GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
176LQFP, 179BGA,
179BGA MICROSTAR
1 WD, 3
32-Bit GP,
4 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
100BGA, 100BGA
MICROSTAR, 100LQFP
F2801
100
12 K
-/2 K
32 K
1x8-Ch
+
I2C, SCI,
2SPI, CAN
F2802
100
12 K
/2K
64 K
1x8-Ch
+
I2C,2 SCI,
2 SPI, CAN
1 WD, 3
32-Bit GP
1.8
-40 : 125
-40 : 85
100BGA
100BGA MICROSTAR
100LQFP
64 K
1x16Ch
+
I2C, 2SCI,
4SPI, CAN
1 WD, 6
32-Bit GP,
8 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
100BGA, 100BGA
MICROSTAR, 100LQFP
F2806
100
06.05.2016
20 K
-/2 K
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
60
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320C28x™
Интерфе
йсы
Таймеры
Vcc,
В
Рабочий
температурный
диапазон,
°С
+
I2C, 2SCI,
4SPI,
CAN
1 WD, 6 32-Bit
GP, 8 16-Bit GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
100BGA, 100BGA
MICROSTAR,
100LQFP
+
+
I2C,2 SCI,
4 SPI, 2
CAN
1 WD, 3 32-Bit
GP
1.8
-40 : 125
-40 : 85
MicroStar 100BGA,
100LQFP
128 K
+
+
2SCI, SPI,
CAN
1 WD, 4 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
128LQFP
-/2 K
256 K
+
+
2SCI, SPI,
CAN
1 WD, 4 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
128LQFP
36 K
-/2 K
256 K
+
+
2SCI, SPI,
CAN
1 WD, 4 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
176LQFP, 179BGA,
179BGA
MICROSTAR
150
40 K
-
-
+
+
2SCI, SPI,
CAN
1 WD, 4 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
128LQFP
150
40 K
-
-
+
+
2SCI, SPI,
CAN
1 WD, 4 16-Bit
GP
3.3
-40 : 125
-40 : 85
176LQFP, 179BGA,
179BGA
MICROSTAR
PWM
1x16Ch
ADC
12-Bit
1х16Ch
128 K
+
/2K
256 K
36 K
-/2 K
150
36 K
F2812
150
R2811
R2812
Тип
Част
ота,
МГц
F2808
RAM
ROM/
OTP
ROM
FLASH
100
36 K
-/2 K
F2809
100
36 K
F2810
150
F2811
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
Корпус
61
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
Отличительные особенности
• Высокопроизводительная статическая КМОП-технология
– Тактовая частота 150 MHz (время цикла 6.67 нс)
– Низкое энергопотребление (напряжение питания ядра 1.8В при частоте
135МГц, 1.9 В при частоте 150 МГц, напряжение питания портов вводавывода 3.3В)
• Поддержка периферийного сканирования по стандарту JTAG1 –
стандарт IEEE 1149.1-1990
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
62
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
• Высокопроизводительное 32-разрядное ядро (TMS320C28x)
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Поддержка операций 16 x 16 MAC и 32 x 32 MAC
Два модуля 16 x 16 MAC
Гарвардская архитектура
Атомарные операции
Высокая скорость реакции на прерывания и их обработки
Унифицированный метод программирования памяти
Линейное адресное пространство программы/данных объемом 4M
Высокая эффективность кода (на языках C/C++ и Ассемблера)
Программно и по выводам совместимы с семействами F2810, F2811 и
F2812
– Совместимость по исходному коду с семейством TMS320F24x/LF240x
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
63
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
• Встроенная память
–
–
–
–
–
20K x 16 однопортовая ОЗУ (SARAM)
L0 и L1: 2 блока по 4K x 16 SARAM каждый
L2 и L3: 2 блока по 1K X 16 SARAM каждый
H0: 1 блок в 8K x 16 SARAM
M0 и M1: 2 блока по 1K x 16 SARAM каждый
• Режимы bootloader SPI, SCI и GPIO с поддержкой загрузки кода из
внешних источников во внутреннюю ОЗУ. Режим загрузки по SPI
обеспечивает поддержку внешних последовательных EEPROM.
• Загрузочное ПЗУ (4K x 16)
• Дополнительные программные режимы bootloader
• Хранение математических таблиц
• Интерфейс внешней памяти (2812)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
64
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Общий объем подключаемой памяти до 1M
Программируемые такты задержек
Программируемое тактирование Чтение/Запись
Три независимых выхода выбора кристалла (Chip Select)
Системные устройства и тактирование
Поддержка динамического изменения коэффициента ФАПЧ
Встроенный генератор
Модуль сторожевого таймера (Watchdog)
Три внешних источника прерываний
Блок расширителя внешних прерываний (PIE), поддерживающий 45
внешних источников прерываний
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
65
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
3 программируемых 32-битных таймера
Периферийные устройства управления двигателем
Два модуля обработки событий (EVA, EVB)
Совместимы с семейством 240xA
Периферийные последовательные порты
Синхронный последовательный порт SPI
Два асинхронных последовательных порта (SCI), совместимых со
стандартными UART
Контроллер сети CAN с расширенными возможностями (eCAN)
Многоканальный буферизованный последовательный порт (McBSP)
16-канальный 12-битный АЦП
Входной мультиплексор 2 x 8 каналов
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
66
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
•
•
•
•
•
•
•
•
Два устройства выборки-хранения
Единичное ибо одновременное преобразование
Высокая скорость преобразования: 80 нс /12.5 млн. выборок в секунду
До 56 портов ввода-вывода общего назначения (GPIO)
Дополнительные возможности эмуляции
Функции анализа и точки останова
Отладка «на железе» в режиме реального времени
Средства разработки включают в себя
•
•
•
•
06.05.2016
Компилятор/ассемблер/линкер ANSI C/C++
Интегрированную среду разработки Code Composer Studio IDE
DSP/BIOS
Контроллеры протокола JTAG1
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
67
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
• Режимы пониженного энергопотребления
– Поддержка режимов IDLE, STANDBY, HALT
– Индивидуальный запрет тактирования периферийных модулей
• Варианты корпусов
– 179-выводный корпус MicroStar BGA с интерфейсом к внешней памяти
(GHH), (ZHH) (2812)
– 176-выводный низкопрофильный корпус LQFP с интерфейсом к внешней
памяти (PGF) (2812)
– 128-выводный корпус LQFP без интерфейса внешней памяти (PBK) (2811)
• Диапазон рабочих температур:
– A: -40°C … +85°C (GHH, ZHH, PGF, PBK)
– S/Q: -40°C …+125°C (GHH, ZHH, PGF,PBK)
• TMS320R2811 и TMS320R2812 входят в семейство TMS320C28х
высокоинтегрированных цифровых сигнальных процессоров фирмы
Texas Instruments, предназначенного для различных задач
промышленной автоматизации.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
68
Блок-схема
цифровых
сигнальных
процессоров
TMS320R2811,
TMS320R2812
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
69
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
(краткие характеристики)
Характеристики
R2811
R2812
Длительность цикла (при тактовой частоте 150
МГц)
6.67 нс
6.67 нс
Однопортовая ОЗУ (SARAM) (16-битных слов)
20K
20K
Загрузочное ПЗУ
Есть
Есть
Интерфейс внешней памяти
Нет
Есть
EVA, EVB
EVA, EVB
Модули обработки событий (EVA, EVB)

Таймеры общего назначения
4
4

Модули сравнения/ШИМ (Compare/PWM)
16
16

Модули захвата/квадратурных энкодеров
(Capture/QEP)
6/2
6/2
Есть
Есть
Сторожевой таймер (Watchdog)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
70
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
(краткие характеристики)
Характеристики
R2811
R2812
Есть
Есть
3
3
Есть
Есть
SCIA, SCIB
SCIA, SCIB
Интерфейс CAN
Есть
Есть
Интерфейс McBSP
Есть
Есть
56
56
12-битный АЦП, 16 каналов
Программируемые 32-битные таймеры
Интерфейс SPI
Интерфейсы SCIA, SCIB
Порты
ввода-вывода
общего
назначения
(объединенные с портами специального назначения)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
71
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320R2811, TMS320R2812
(краткие характеристики)
Характеристики
Источники внешних
прерываний
Напряжение питания
Корпус
Диапазон рабочих
температур
Статус
06.05.2016
R2811
R2812
3
3
напряжение питания ядра 1.8В при частоте 135МГц, 1.9 В при частоте
150 МГц, напряжение питания портов ввода-вывода 3.3В
128-выводный PBK
179-выводный GHH
179-выводный ZHH
176-выводный PGF
A: -40°C … +85°C или S/Q: -40°C …+125°C
Серийное производство
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
Серийное производство
72
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320F2806, TMS320F2808, TMS320F2801
• TMS320F2808, TMS320F2806 и TMS320F2801 входят в семейство
TMS320C28х высокоинтегрированных цифровых сигнальных процессоров
фирмы Texas Instruments, предназначенного для различных задач
промышленной автоматизации.
• Высокопроизводительная статическая КМОП-технология
• Тактовая частота 100 MHz (время цикла 10 нс)
• Низкое энергопотребление (напряжение питания ядра 1.8В, напряжение
питания портов ввода-вывода 3.3В)
• Поддержка периферийного сканирования по стандарту JTAG1
• Высокопроизводительное 32-разрядное ядро (TMS320C28x)
• Поддержка операций 16 x 16 MAC и 32 x 32 MAC
• Два модуля 16 x 16 MAC
• Гарвардская архитектура
• Атомарные операции
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
73
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320F2806, TMS320F2808, TMS320F2801
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Высокая скорость реакции на прерывания и их обработки
Унифицированный метод программирования памяти
Высокая эффективность кода (на языках C/C++ и Ассемблера)
Встроенная память
F2808: 64K x 16 Flash, 18K х 16 однопортовой ОЗУ (SARAM)
F2806: 32K x 16 Flash, 10K х 16 однопортовой ОЗУ (SARAM)
F2801: 16K x 16 Flash, 6K х 16 однопортовой ОЗУ (SARAM)
1K x 16 однократно записываемой памяти (OTP ROM)
Загрузочное ПЗУ (4K x 16)
Дополнительные программные режимы бутлоадера (через
интерфейсы SCI, SPI, CAN, I2C, и параллельные порты ввода/вывода)
• Хранение математических таблиц
• Системные устройства и тактирование
• Поддержка динамического изменения коэффициента ФАПЧ
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
74
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320F2806, TMS320F2808, TMS320F2801
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Встроенный генератор
Детектор срыва тактирования
Модуль сторожевого таймера (Watchdog)
Любой порт ввода-вывода может быть подключен к любому из трех
внешних источников прерывания ядра
Блок расширителя внешних прерываний (PIE), поддерживающий 43
внешних источника прерываний
128-битный ключ защиты
Защищает память Flash/ROM/OTP и L0/L1 SARAM
Предотвращает несанкционированный доступ к программному
обеспечению
Периферийные устройства с расширенными возможностями
До 16 выходов ШИМ
До 4-х входов захвата
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
75
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320F2806, TMS320F2808, TMS320F2801
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
До 2-х интерфейсов квадратурного декодера
До 6-ти 32-битных таймеров
До 6-ти 16-битных таймеров
Периферийные последовательные порты
До 4-х модулей синхронного последовательного порта SPI
До двух асинхронных последовательных порта (SCI), совместимых со
стандартными UART
До 2-х контроллеров сети CAN с расширенными возможностями (eCAN)
Интерфейс I2C
16-канальный 12-битный АЦП
Входной мультиплексор 2 x 8 каналов
Два устройства выборки-хранения
Единичное либо одновременное преобразование
Высокая скорость преобразования: 160 нс /6,25 млн. выборок в секунду
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
76
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320F2806, TMS320F2808, TMS320F2801
• Встроенный либо внешний источник опорного напряжения
• 3 программируемых 32-битных таймера
• До 35 индивидуально программируемых и мультиплексированных
портов ввода-вывода общего назначения (GPIO) с входными фильтрами
• Дополнительные возможности эмуляции
• Функции анализа и точки останова
• Отладка «на железе» в режиме реального времени
• Средства разработки включают в себя
–
–
–
–
–
Компилятор/ассемблер/линкер ANSI C/C++
Совместимость инструкций с семейством TMS320С24x/С240x
Интегрированную среду разработки Code Composer Studio IDE
DSP/BIOS
Контроллеры протокола JTAG † производства фирмы TI либо сторонних
производителей
– Поддержка устройств цифрового управления двигателями сторонних
производителей
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
77
Цифровые сигнальные процессоры
TMS320F2806, TMS320F2808, TMS320F2801
• Режимы пониженного энергопотребления
– Поддержка режимов IDLE, STANDBY, HALT
– Индивидуальный запрет тактирования периферийных модулей
• Варианты корпусов
– Корпус Thin Quad Flatpack (PZ) (контроллеры 2808, 2806, 2801)
– Корпус MicroStar BGA (GGM, ZGM) (контроллеры 2808, 2806, 2801)
• Диапазон рабочих температур:
– A: -40°C … +85°C
– S: -40°C …+125°C
• Поддержка периферийного сканирования по стандарту JTAG1 –
стандарт IEEE 1149.1-1990
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
78
Блок-схема
TMS320F2806,
TMS320F2808,
TMS320F2801
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
79
Краткие характеристики
Характеристики
Длительность цикла (при тактовой частоте 100 МГц)
Однопортовая ОЗУ (SARAM) (16-битных слов)
F2808
F2806
F2801
10 нс
10 нс
10 нс
18K (L0, L1, M0,
M1, H0)
10K (L0, L1, M0,
M1, H0)
6K (L0, L1,M0,
M1, H0)
3.3-вольтовая встроенная Flash-память (16-битных
слов)
64K
32K
16K
Защита памяти Flash/ROM/OTP/SARAM
Есть
Есть
Есть
Загрузочное ПЗУ
Есть
Есть
Есть
Однократно записываемая память (OTP ROM) 4K x 16
Есть
Есть
Есть
Интерфейс внешней памяти
Нет
Нет
Нет
ePWM1, ePWM2,
ePWM3, ePWM4,
ePWM5, ePWM6
ePWM1, ePWM2,
ePWM3, ePWM4,
ePWM5, ePWM6
ePWM1,
ePWM2,
ePWM3
32-битные входы захвата с расширенными
возможностями либо дополнительные ШИМ-выходы
eCAP1, eCAP2,
eCAP3, eCAP4
eCAP1, eCAP2,
eCAP3, eCAP4
eCAP1,
eCAP2
32-битные входы квадратурного декодера с
расширенными возможностями (четыре входа на
канал)
eQEP1, eQEP2
eQEP1, eQEP2
eQEP1
Выходы ШИМ с расширенными возможностями (шесть
16-битных модулей на базе таймеров с двумя ШИМ выходами на модуль)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
80
Краткие характеристики
Характеристики
F2808
F2806
F2801
Сторожевой таймер (Watchdog)
Есть
Есть
Есть
12-битный АЦП, 16 каналов
Есть
Есть
Есть
3
3
3
Интерфейс SPI
SPI-A, SPI-B,
SPI-C, SPI-D
SPI-A, SPI-B,
SPI-C, SPI-D
SPI-A,
SPI-B
Интерфейсы SCIA, SCIB
SCIA, SCIB,
SPI-C, SPI-D
SCIA, SCIB,
SPI-C, SPI-D
SCIA,
SCIB
eCAN-A,
eCAN-B
eCAN-A
eCAN-A
I2C-A
I2C-A
I2C-A
Программируемые 32-битные таймеры
Интерфейс
CAN
возможностями
Интерфейс I2C
06.05.2016
с
расширенными
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
81
Краткие характеристики
Характеристики
F2808
F2806
F2801
Порты ввода-вывода общего назначения
(объединенные с портами специального
назначения)
35
35
35
Источники внешних прерываний
3
3
3
Напряжение питания ядра
1.8В
Напряжение питания портов ввода-вывода
3.3В
Корпус
100-выводный PZ, 100-выводный GGM, ZGM
Диапазон рабочих температур
A: -40°C … +85°C
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
или
S: -40°C …+125°C
82
Семейство микроконтроллеров
TMS320F28xxx
Piccolo
Введение
В 2006 году компания Texas Instruments представила новое
семейство микроконтроллеров – TMS320F2802x. В компактном
корпусе
удалось
объединить
высокопроизводительный
сигнальный процессор платформы С2000, 12-битный АЦП, 10
канальный ШИМ. Кроме этого в микроконтроллере реализована
поддержка основных интерфейсов и внедрена эффективная
система энергосбережения. Таким образом, компании удалось
создать мощный и, одновременно, дешевый, микроконтроллер.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
84
Семейство Piccolo
Создавая микроконтроллеры семейства Piccolo, компания
Texas Instruments постаралась учесть пожелания как конечных
потребителей, так и крупных OEM-производителей.
Конечные потребители
•
•
•
•
•
улучшенная эффективность
широкий функционал
конкурентная цена
новые технологии
привычный форм-фактор
06.05.2016
OEM-производители
•
•
•
•
•
контроль в реальном времени
рост производительности
низкая конечная стоимость
простота использования
компактный размер
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
85
Типы корпусов
Микроконтроллеры семейства Piccolo доступны в нескольких
вариантах корпусов: 38-pin TSSOP, 48-pin LQFP, 64-pin TQFP, 80-pin
LQFP и 100-pin LQFP.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
86
Исполнение в 38-pin TSSOP
•
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
87
Исполнение в 100-pin LQFP
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
88
Сводная таблица
F,
МГц
RAM,
Кб
Flash,
Кб
ШИМ,
каналов
АЦП/
время
преобр.
SPI
I2C
UART
TMS320F2801
60
12
32
8
16/160
2
1
1
TMS320F2802
60
12
64
8
16/160
2
1
1
TMS320F2808
100
36
128
16
16/160
4
1
2
TMS320F28012
150
36
256
16
16/80
1
-
2
TMS320F28016
60
12
32
8
16/267
1
1
1
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
89
Основные параметры
• Тактовая частота: 60, 100 и 150 МГц
• Энергоэффективный дизайн: 1.8 В – питание CPU, 3.3 В –
питание периферии
• Высокопроизводительный 32-битный CPU TMS320C28x,
основанный на гарвардской архитектуре
• Наличие внутренней памяти разных типов:
– 32 Кб – 256 Кб Flash-память
– 12 Кб – 36 Кб RAM-память
– 8 Кб boot ROM
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
90
Основные параметры
•
ШИМ:
– до 16 независимых каналов
– установка «мертвой зоны» индивидуально для каждого канала
– использование технологии Micro Edge Positioning для ШИМ с
высоким разрешением
– разрешение более 11 бит на 2 МГц, вместо 5, 6 бит при
стандартном ШИМ
•
АЦП:
–
–
–
–
•
скорость преобразования 12,5 MSPS (время преобразования 80 нс)
разрешение 12 бит
до 16 мультиплексированных каналов
режимы одновременного преобразования или однократной
выборки
Поддержка SPI, SCI/UART, USB, CAN 2.0, I2C
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
91
Сферы применения
Благодаря малой цене (3$) микроконтроллеры Piccolo стали часто
использовать в приложениях, где ранее традиционно применялись
дешевые микрочипы. Высокий уровень быстродействия позволил
создавать на основе TMS320F28xxx системы контроля в реальном
времени.
• Управление электродвигателями и электроприводами
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Импульсные источники питания
Управление системой освещения на основе LED-технологии
Управление инверторами в системе солнечных панелей
Воздушные кондиционеры
LED-подсветка дисплеев
Емкостные сенсорные экраны
Робототехника
Жесткие диски (HDD)
Управление электропитанием в электромобилях и «гибридах»
Контроль заряда батарей
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
92
Процессор С28х
За основу процессоров семейства С28х была взята 32-разрядная
гарвардская архитектура. В процессоре шина данных и программ
разделены, а первая, в свою очередь, разделена на шины чтения и
записи. Это было сделано в целях увеличения пропускной способности,
необходимой для возможности обработки данных в реальном времени.
Процессоры позволяют выполнять за один машинный цикл МАС
операции 32х32 (матричный умножитель), а также оперировать 64разрядными числами.
Высокая разрядность позволяет иметь достаточный динамический
диапазон, что, в свою очередь, исключает необходимость использования
плавающей запятой.
Преимущества фиксированной запятой над плавающей:
• Точность
• Простота аппаратной реализации
• Низкая стоимость кристалла
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
93
Архитектура
TMS320F28xxx
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
94
Процессор С28х
Центральный процессор (ЦП) отвечает за выполнение инструкций
программы и управление их потоком. ЦП выполняет
арифметические и логические операции, сдвиг и умножение.
ЦП включает в себя следующие блоки:
• Блок управления потоком команд. Отвечает за организацию
последовательности выполнения команд программы
• Блок генерации адреса команд. Формирует адрес на шине команд
• Арифметический модуль адресных регистров (ARAU)
– генерирует значения адресов для обмена с памятью данных. Полученные
значения помещаются на шины адреса чтения и записи данных
– отвечает за увеличение/уменьшение значения в регистре – указателе
стека (SP), а также вспомогательных регистров (XAR0 – XAR7)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
95
Процессор С28х
• Атомарное арифметико-логическое устройство (ALU)
– ALU выполняет 2-операндные арифметические и логические операции.
Операнды в АЛУ поступают из регистров, памяти или из блока управления
потоком инструкций. Результат может быть сохранен в регистре или
памяти данных.
• Умножитель с фиксированной запятой.
– Выполняет перемножение двух операндов вида 32х32 с 64-битным
результатом. Помимо самого умножителя в операции умножения
задействованы:
• регистр множимого (ХТ)
• регистр произведения (Р)
• аккумулятор (АСС)
– Результат может быть получен либо в регистре ХТ, либо в аккумуляторе.
Умножитель взаимодействует непосредственно с АЛУ.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
96
Процессор С28х
• Применен 8-ступенчатый конвейер, который значительно
увеличивает производительность
• Встроен модуль защиты кода с 128-битным ключом
Максимальная производительность процессоров составляет 150
MIPS при тактовой частоте 150 МГц при выполнении программ из
оперативной памяти.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
97
Функциональная
схема ЦУ
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
98
Память
Область памяти С28х разделяется на две подобласти – программ и данных.
Процессор обладает несколькими типами памяти, которые могут быть
использованы программистом как память программ, так и данных.
• Однопортовое ОЗУ (SARAM)
• Расширенное ОЗУ
• Flash-память
• Однократно программируемое ПЗУ
• Загрузочное ПЗУ (содержит загрузчик и стандартные таблицы числе,
используемые в математических алгоритмах)
Центральный процессор С28х может обращаться и к памяти на кристалле, и к
внешней памяти. С28х использует 32 бит для адресации данных и 22 бит. Для
команд, что теоретически позволяет использовать 4 Г слов (х16) данных и 4 М
слов команд.
Блоки памяти доступны для использования как для данных, так и для команд.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
99
Карта памяти
процессора
TMS320F2808
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
100
Карта памяти
процессора
TMS320F2812
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
101
Память
Семейство процессоров F28x содержит модуль защиты памяти,
позволяющий защитить паролем блоки L0, L1, SARAM, Flash, OTP.
Каждый пароль состоит из 128 бит и хранится во Flash-памяти. Вся
защищаемая область разделена на 16 блоков, каждый из которых
защищен своим паролем. Надежность такого пароля можно
оценить следующим образом: исходя из длины 128 бит,
существует 2128=3,4x1038 паролей. На их перебор понадобится
8x1023 лет.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
102
Средства проектирования
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
103
Програмное средство проектирования
Основным средством для программирования и отладки DSP и
микроконтроллеров Texas Instruments является Code Composer
Studio. Ее бесплатно можно скачать с официального сайта
компании – www.ti.com
Как и в большинстве известных сред программирования, в CСS
программа может состоять из множества файлов, каждый из
которых называется модулем. Для их создания
можно
воспользоваться как CСS, так и любой другой программой,
способной создавать ASCII-файлы.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
104
Code Composer Studio
CCS
поддерживает
два
наиболее
программирования: Assembler и C++.
популярных
языка
После компиляции множество модулей соединяются в одну
программу посредством линкера. Он оптимально распределяет
ресурсы между модулями. Линкер использует .cmd-файлы, в
которых описано, где должна быть размещена каждая секция
каждого модуля.
Результатом работы является
исполняемый процессором.
06.05.2016
.out-файл,
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
бинарный
код,
105
Code Composer Studio
CCS использует принцип «проекта». В проекте хранится вся
информация,
необходимая
для
создания
исполняемой
программы. Например, здесь перечисляются файлы исходного
кода, файлы заголовков, командные файлы, свойства компиляции.
Информация проекта хранится в .pjt-файле, который создается и
изменяется CCS автоматически.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
106
Аппаратные средства проектирования
Помимо программных средств проектирования существуют и
аппаратные, которые представлены в виде отдельных устройств
или в виде плат расширения.
На рынке отладочных устройств присутствуют изделия как от
производителя микроконтроллеров Piccolo – Texas Instruments, так
и от других компаний.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
107
ControlSTICK
Этот демонстрационно-отладочный
комплект TMDX28027USB отличается
встроенным аппаратным
эмулятором-отладчиком и установленной
ИС TMS320F28027.
• Наличие USB JTAG для быстрой и легкой оценки проекта
• Доступ ко всей управляемой периферии через разъем
В комплекте с платой идет ее схема, примеры программ и
интегрированная среда разработки CCS с ограничением объема
программы в 32кБ.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
108
SFB-SUP2000
SFB-SUP2000 – внутрисхемный
программатор для ЦСП (C28x/C24x).
Отличительные особенности:
•Внутрисхемное программирование
через стандартный 10-выводной
разъем
• Интерфейс USB 1.1/2.0
• Скорость программирования 2 кслова/сек
• Бесплатное ПО
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
109
TMS320-JTAG
Данный JTAG-программатор
производства компании OLIMEX
позиционируется как бюджетное
устройство.
Вместе с CCS он позволяет:
• Программировать и отлаживать целевую систему в реальном
масштабе времени
• Обеспечивает пошаговое выполнение программы
• Отслеживает работу механизма контрольных точек
• Отображает содержимое карты памяти
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
110
TMS320-P28016
Плата включает типовую
конфигурацию контроллера на
основе DSP для управления
электроприводами, а также
макетное поле, вдоль которого
расположен штыревой разъем с
сигналами портов DSP.
На плате реализована гибкая система выбора интерфейса для
загрузки памяти программ микроконтроллера. Загрузка доступна
через интерфейсы SCI, SPI, CAN, I2C и по параллельной 16разрядной шине.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
111
TMS320F2808 Experimenter Kit
•
06.05.2016
Данное отладочное устройство
производства TI состоит из двух
плат: дочерней и материнской.
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
112
TMS320F2808 Experimenter Kit
На материнской плате расположен эмулятор, макетное поле и
разъем для подключения дочерней платы. На дочерней плате
распаян DSP TMS320F2808, а также все необходимые
периферийные элементы.
Через материнскую плату разработчик получает доступ ко всем
выводам микроконтроллера через RS-232 или разъем JTAG.
Вместе с устройством в комплекте идет среда разработки CCS с
ограничением объема программы в 32кБ.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
113
TMDSENRGYKIT
Принцип разделения на дочернюю и материнскую платы позволил
TI создать несколько отладочных комплектов для разных областей
применения.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
114
TMDSENRGYKIT
Так, для приложений преобразования мощности в системах
альтернативных источников питания был создан TMDSENRGYKIT. С
помощью этого набора можно реализовывать все основные
функции систем преобразования солнечной энергии:
• DC/DC-преобразование
• Трех- или однофазное инвертирование
• Синхронизация выхода инвертера с силовой линией переменного
тока
На плате реализована аппаратная часть, необходимая для
измерения напряжения и тока.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
115
DC/DC LED Developer's Kit
Следующий отладочный комплект
предназначен для разработки
конверторов DC/DC для LED.
•Вход 12-48V DC для SEPIC DC/DC и
до 50V DC на выходе
• 4 LED драйвера, каждый поддерживает две линейки по 30 ватт
• Программное обеспечение для конвертор DC/DC и управления
LED драйверами, включает исходный код и документацию.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
116
Краткие итоги
Микроконтроллеры семейства Piccolo представляют собой
отличную комбинацию производительности, универсальности и
экономичности. Благодаря своей компактности, дешевизне, а
также наличия бесплатной среды программирования Code
Composer Studio, семейство TMS320F28xxx способно заменить
собой дешевые микроконтроллеры и при этом расширить
возможности разработчика.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
117
TMS320F2833x
ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЬНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ С
ПЛАВАЮЩЕЙ ТОЧКОЙ
Основные характеристики
• Работают на частоте 100/150 МГц.
• 88 цифровых портов ввода/вывода.
• Производительность до 300 миллионов инструкций с
плавающей точкой в секунду (MFLOPS).
• До 16 каналов 12-битного АЦП со скоростью преобразования
12,5 MSPS.
• 18 каналов ШИМ (шесть из которых с разрешающей
способностью 150 пс) для управления трехфазными приводами.
• Интерфейс внешней памяти, конфигурируемый как 16- или 32битный. Поддерживает асинхронную SRAM, flash, ROM.
• Последовательные интерфейсы включают: CAN, I2C, UART, SPI и
McBSP.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
119
Отличия контроллеров внутри семейства
МГц
Flash, кБ
RAM, кБ
DMA
F28335
150
512
68
Есть
12/6
6/2
SPI, 3xSCI, I2C, 2xMcBSP,
2xCAN
F28334
150
256
68
Есть
12/6
4/2
SPI, 3xSCI, I2C, 2xMcBSP,
2xCAN
F28332
100
128
52
Есть
12/4
4/2
SPI, 2xSCI, I2C, McBSP, 2xCAN
06.05.2016
PWM/HRPWM
CAP/QEP
Последовательные
интерфейсы
TMS320
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
120
Блок-схема архитектуры TMS320F28335
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
121
Основные этапы развития семейства
16-разрядные DSP-микроконтроллеры ‘24x:
• Производительность 20 млн.оп./с.
• Уникальное периферийное устройство менеджер событий,
обеспечивающее
согласованную
работу
сразу
нескольких
периферийных устройств-таймеров с каналами сравнения и захвата,
ШИМ-генераторов с поддержкой центрированной ШИМ-модуляции и
ШИМ-модуляции базовых векторов, «квадратурного декодера».
• Встроенный 16-канальный 10-разрядный АЦП с временем
преобразования 6,6 мкс/канал.
• Основное применение – скалярное управление приводами
переменного тока по структуре «Неуправляемый выпрямительИнвертор-Двигатель».
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
122
Основные этапы развития семейства
16-разрядные DSP-микроконтроллеры ‘240x:
• Производительность до 40 млн.оп./с.
• Сдвоенный
менеджер
событий,
допускающий
управление
одновременно двумя инверторами и реализацию приводов
переменного тока по структуре «Активный выпрямитель-ИнверторДвигатель».
• Более производительный АЦП с временем преобразования 0,5
мкс/канал.
• Встроенные контроллеры интерфейсов – синхронного периферийного
(SPI), последовательного коммуникационного (SCI) и CAN.
• Основное применение – инверторы, массовые частотнорегулируемые привода переменного тока, привода бытовой техники.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
123
Основные этапы развития семейства
32-разрядные DSP-микроконтроллеры ‘281x:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Производительность до 150 млн.оп./с.
8-уровневый конвейер команд.
Одноцикловые команды «Чтение-Модификация-Запись».
Большой объем встроенной флэш-памяти программ (до 128 К слов) и памяти
данных (до 18 К слов).
Еще более производительный АЦП с временем преобразования 80 нс/канал
Расширенные коммуникационные возможности за счет использования двух
многоканальных буферизированных последовательных портов McBSP.
Эффективный транслятор с языка высокого уровня С/С++.
Специальная библиотека IQmath поддержки вычислений в любом фиксированном
формате (i.q); первая возможность выполнить всю разработку и отладку
программного обеспечения в реальном времени на языке высокого уровня.
Основное применение - сложные комплектные электроприводы с системой
векторного, векторного бездатчикового управления, расширенными сервисными
функциями; системы управления роботов и станков; энергетические установки.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
124
Основные этапы развития семейства
32-разрядные DSP-микроконтроллеры ‘280x:
• Производительность 60-100 млн.оп./с.
• Кардинально переработанный менеджер событий, состоящий из трех
самостоятельных периферийных устройств – расширенного генератора ШИМсигналов (ePWM), расширенного модуля захвата (eCAP), расширенного
«квадратурного» декодера (eQEP).
• Дальнейшая оптимизация периферии как для управления двигателями, так и
силовыми преобразователями и источниками питания, в том числе
многоканальными, с фазовой синхронизацией большого числа каналов.
• Генерация прецизионных ШИМ-сигналов с разрешением до 160 пс при рекордных
значениях несущих частот до 1 МГц.
• Встроенные
средства
поддержки
высокочастотных
трансформаторных
гальванических развязок.
• Дополнительное расширение коммуникационных возможностей за счет
поддержки интерфейса I2C.
• Основное применение – цифровые многоканальные системы стабилизированного
и бесперебойного питания, DC/DC и DC/AC-преобразователи системы импульснофазового управления регуляторов напряжения и тиристорных преобразователей.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
125
Основные этапы развития семейства
32-разрядные DSP-микроконтроллеры ‘2833x:
• Первые специализированные микроконтроллеры с параллельной
работой двух интегрированных на кристалл модулей центрального
процессора с фиксированной и плавающей точкой; повышение общей
производительности до 300 млн.оп./с.
• Значительное увеличение объема встроенной флэш-памяти до 256 К слов
и встроенного ОЗУ до 32 К слов.
• Модифицированная универсальная периферия семейства ‘280x для
эффективного управления силовыми преобразователями, двигателями и
источниками питания.
• Контроллер прямого доступа в память для ускоренного обмена данными
между внутренней, внешней памятью и периферией.
• Два контроллера CAN-шины, позволяющие организовать две независимо
работающие CAN-сети – для подключения внутренних интеллектуальных
устройств и внешних, например, для связи с системами управления
верхнего уровня.
Сигнальные процессоры TI
06.05.2016
семейства ‘С2000
126
Модуль поддержки вычислений с
плавающей точкой
• Центральный процессор микроконтроллеров ‘2833x построен
по модифицированной Гарвардской архитектуре, аналогичной
архитектуре семейства ‘28x, и отличается наличием двух
параллельно работающих вычислителей с фиксированной и
плавающей точкой.
• По системе команд микроконтроллеры ‘2833x и ‘28x
совместимы сверху вниз.
• Любой программный код, написанный для ‘28x, будет
выполняться на ‘2833x с использованием только вычислителя с
фиксированной точкой.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
127
Модуль поддержки вычислений с
плавающей точкой
• Система команд ‘2833x расширена командами обработки 32разрядных чисел с плавающей точкой однократной точности в
формате IEEE.
• Эти команды выполняются с использованием вычислителя с
плавающей точкой и дополнительного блока регистров R0HR7H, – регистров источников/приемников операндов в формате
с плавающей точкой.
• Эти регистры имеют собственные теневые регистры для
поддержки механизма быстрого сохранения и восстановления
контекста в высокоприоритетных прерываниях.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
128
Модуль поддержки вычислений с
плавающей точкой
• Вычислитель с плавающей точкой имеет свой собственный
статусный регистр, позволяющий анализировать результаты
операций.
• Возможен программный контроль переполнений вверх и вниз
при выполнении операций с плавающей точкой.
• Возможен более эффективный контроль переполнений по
прерываниям.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
129
Модуль поддержки вычислений с
плавающей точкой
Конвейер команд ЦПУ с плавающей точкой
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
130
Модуль поддержки вычислений с
плавающей точкой
• Команды вычислений с фиксированной точкой направляются на
верхний конвейер, а команды с плавающей точкой – на
нижний. Параллельная работа двух вычислителей обеспечивает
двукратный рост производительности процессора – до 300 млн.
оп./с.
• Часть команд с плавающей точкой, таких как команды
сравнения CMP, поиска минимума MIN, максимума MAX,
инвертирования знака числа NEG и получения абсолютного
значения числа ABS являются одноцикловыми.
• Другая часть команд, в первую очередь арифметических, –
умножения MPY, сложения ADD, вычитания SUB, умножения с
накоплением MACF32 – двуцикловые.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
131
Модуль поддержки вычислений с
плавающей точкой
• Для того чтобы результат такой операции стал доступен
следующей команде, необходимо задержать конвейер на один
цикл.
• В системе команд ‘28335 даются рекомендации, как задержать
конвейер на один цикл, при программировании на Ассемблере.
• Компилятор С/С++ автоматически оптимизирует алгоритм
пользователя с учетом возможного параллельного выполнения
команд, добавляя, как правило, «не конфликтующие с
конвейером» команды загрузки операндов, которые
понадобятся на следующих этапах вычислений.
• Практически полностью исключаются непроизводительные
задержки конвейера.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
132
Модуль поддержки вычислений с
плавающей точкой
Система команд для работы с числами в формате с плавающей
точкой является функционально полной и включает в себя:
• Арифметические команды.
• Команды конвертирования форматов (из формата с
фиксированной точкой в формат с плавающей точкой и
обратно).
• Большое число высокоэффективных параллельно выполняемых
команд, таких как арифметическая операция и загрузка или
сохранение, умножение и одновременно сложение и т.д.
• Команды получения первого приближения обратного значения
числа в формате с плавающей точкой и корня квадратного.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
133
Модуль поддержки вычислений с
плавающей точкой
• Аппаратно обеспечивается высокая эффективность любых
операций с плавающей точкой, включая деление. Эти
аппаратные возможности поддерживаются компилятором
С/С++.
• Мощная команда умножения с накоплением, которая
позволяют одновременно в формате с плавающей точкой
рассчитывать сразу два цифровых фильтра любого порядка,
выборки и коэффициенты которых последовательнопоочередно расположены в памяти.
• Команда может включаться в цикл повторения инструкции и
выполняется всего за два цикла.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
134
Преимущества контроллеров
с плавающей точкой
• Разработчики программного обеспечения обычно начинают
разработку алгоритма, используя арифметику с плавающей
точкой. Затем преобразуют полученный код для запуска его на
процессоре
с
фиксированной
точкой.
Контроллеры
TMS320F2833x позволяют исключить второй этап разработки
программного обеспечения, что экономит много времени и
способствует быстрому выходу устройства на рынок.
• При реализации алгоритмов управления масштабирование и
округление производится намного чаще, чем при реализации
алгоритмов цифровой обработки сигналов. Поэтому плавающая
точка значительно увеличивает производительность в таких
приложениях.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
135
Преимущества контроллеров
с плавающей точкой
Основные математические операции и число тактов процессора
Операции
F28x 32-bit
(Оптимизированный
Ассемблер)
float32
(Оптимизированный
Ассемблер)
Div
70
24 (2,92)
Sqrt
69
27 (2,56)
Sin & Cos
92
44 (2,09)
Atan2
118
53 (2,23)
Среднее значение увеличения производительности
(эквивалентная частота F2812)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
2,45 (367 MГц)
136
Преимущества контроллеров
с плавающей точкой
Изменение числа тактов при переходе на плавающую точку
Алгоритмы
управления
F28x 32/64-битная
математика (C/C++)
float32(C/C++)
State Estimator
1563
~1137 (1,37)
Park Transform
107
~60 (1,78)
High Precision PID
110
~70 (1,57)
Среднее значение увеличения производительности
(эквивалентная F2812 частота)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
1,57 (236 MГц)
137
Преимущества контроллеров
с плавающей точкой
Сравнение скорости выполнения DSP-алгоритмов
DSP
F28x 16/32-bit
(Оптимизированный
Ассемблер)
float32
(Оптимизированный
Ассемблер)
Vector Product (N=40)
57
59 (0,97)
Vector Max (N=40)
139
103 (1,35)
Vector Sum (N=40)
134
139 (0,96)
Ecludian Distance (N=40)
141
106 (1,33)
~27000
~11000 (2,45)
14 cycles/filter
8 cycles/filter (1,75)
FIR Single Sample (N=1,
T=16)
39
42 (0,93)
FIR LMS (N=1, T=16)
102
76 (1,34)
FFT Complex (256)
IIR Cascaded
Среднее значение увеличения производительности
(эквивалентная F2812 частота)
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
1,38 (207 MГц)
138
Преимущества контроллеров
с плавающей точкой
Увеличение производительности при переходе на плавающую точку
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
139
Контроллер прямого доступа в память
• Контроллер прямого доступа в память (ПДП) обеспечивает
аппаратную передачу данных между периферией и памятью, а также
между различными областями памяти без участия центрального
процессора, разгружая его от выполнения ряда важных, но рутинных
функций.
• Высвободившееся процессорное время используется для реализации
системных функций.
• В процессе передачи данных возможна их ортогональная
перестановка для последующего ускорения обработки данных
центральным процессором.
• В состав контроллера ПДП входит специальный дискретный
управляющий автомат, обеспечивающий автоматическую генерацию
адресов приемников и источников данных в соответствии с
заданными величинами приращений.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
140
Контроллер прямого доступа в память
Основные возможности контроллера ПДП
• Число независимых каналов прямого доступа – 6.
• Все источники/приемники данных связаны с контроллером ПДП дополнительной системой шиной DMA bus, аналогичной системе шине ЦП CPU bus.
Они могут использоваться в режиме разделения времени и центральным
процессором и контроллером ПДП. Конфликты доступа к памяти и периферии разрешаются аппаратно с помощью дополнительного арбитра шины.
• Автоматическая очистка флага ждущего периферийного прерывания
контроллером ПДП, если прерывание используется только для запуска
процесса ПДП.
• Размер передаваемого слова по каналу ПДП: 16 или 32 бита (при работе с
McBSP-16). Рекомендуется, если возможно, использовать 32-разрядную
передачу, т.к. это вдвое увеличивает скорость пересылки данных.
• Пропускная способность (производительность канала ПДП): 4 цикла/слово
(5 циклов/слово для считывания данных из буфера McBSP).
Обеспечивается 4-уровневым конвейером в составе контроллера ПДП.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
141
Контроллер прямого доступа в память
• Два основных режима работы контроллера ПДП: циклического
приоритета каналов; наивысшего приоритета 1-го канала и
циклического приоритета остальных.
• В первом режиме канал ПДП, получивший обслуживание,
автоматически опускается на дно приоритетного кольца, а следующий
за ним канал – получает наивысший приоритет. Такой механизм
обеспечивает примерно равный приоритет каналов.
• Второй режим используется тогда, когда нужно максимально быстро
обслужить один из каналов ПДП, например, работающий совместно с
АЦП. В этом режиме процесс
передачи данных
по
низкоприоритетным каналам может прерываться и возобновляться
при завершении высокоприоритетной передачи.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
142
Контроллер прямого доступа в память
Основные возможности контроллера ПДП
• Передача данных по каналу ПДП выполняется порциями – пакетами.
• Длина каждого пакета – не более 32-х 16-разрядных слов. Общее
число пакетов в передаче не ограничено (до 65535).
• По завершении передачи канал ПДП может генерировать свой
собственный запрос прерывания центрального процессора для
переинициализации контроллера ПДП.
• Канал ПДП может работать в режиме «попакетной передачи», когда
стартовое событие запускает передачу только одного пакета или в
режиме «одноразовой пересылки» (все пакеты за один раз).
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
143
Контроллер прямого доступа в память
Схема взаимодействия контроллера ПДП
с памятью и периферийными устройствами
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
144
Контроллер прямого доступа в память
Источники/приемники данных, обслуживаемые
контроллером ПДП:
• Четыре банка встроенного статического ОЗУ однократного доступа
SARAM емкостью по 16 К слов каждый L4-L7.
• Все зоны внешней расширенной памяти XINTF-зоны (0, 6 и 7).
• Память АЦП – регистры результатов преобразований, отображенные
на встроенную память данных.
• Буфера приемника и передатчика многоканальных последовательных
буферизированных портов McBSP-A или McBSP-B.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
145
Модуль расширенного ШИМ-генератора
Все модули расширенного ШИМ-генератора строятся одинаково.
Каждый из них содержит:
•
•
•
•
•
•
Базовый таймер TB.
Блок сравнения CC.
Конструктор выходных ШИМ-сигналов AQ.
Генератор «мертвого времени» DB.
Прерыватель ШИМ PC.
Устройство блокировки ШИМ TZ.
Модуль имеет два выхода EPWMxA и EPWMxB, которые можно
использовать либо независимо друг от друга, либо в паре для
управления верхним и нижним ключом стойки инвертора.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
146
Модуль расширенного ШИМ-генератора
• Базовый таймер модуля работает в режимах нереверсивного и
реверсивного счетчика.
• Период ШИМ задается в регистре периода TBPRD, а начальное
состояние счетчика аппаратно загружается из регистра фазового
сдвига TBPHS по сигналу синхронизации (аппаратному EPWMxSYNCI
или программному).
• Внутри модуля временной базы формируются три события «по нулю»
CTR=ZERO, «по периоду» CTR=PRD, «по направлению счета» CTR_Dir,
которые обрабатываются конструктором ШИМ-сигналов.
• Отличительной особенностью блока сравнения являются два
независимых канала с регистрами задания двух уставок сравнения
CMPA и CMPB. Оба события «по сравнению» CTR=CMPA и CTR=CMPB
также обрабатываются конструктором ШИМ-сигналов.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
147
Структура
модуля
расширенного
ШИМгенератора
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
148
Модуль расширенного ШИМ-генератора
Конструктор ШИМ-сигналов для каждого из двух выходов EPWMxA
и EPWMxB позволяет по любому из пяти входных событий
сгенерировать следующие выходные события:
• Установить высокий уровень сигнала, низкий уровень.
• Переключить с высокого на низкий уровень или обратно.
• Оставить состояние выхода неизменным.
Чтобы сконструировать выходные периодические сигналы
разработчику нужно расставить на «опорной цифровой пиле»
графические обозначения требуемых выходных событий и в
соответствии с ними проинициализировать ШИМ-генератор.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
149
Модуль расширенного ШИМ-генератора
Конструирование выходных ШИМ-сигналов
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
150
Модуль расширенного ШИМ-генератора
Уникальная
архитектура
расширенного
позволяет легко реализовать:
ШИМ-генератора
• Широтно-импульсную модуляцию базовых векторов для обычных
трехфазных инверторов.
• Аппаратную синхронизацию 12-и ШИМ-сигналов управления
трехуровневыми инверторами.
• Автоматическую фазовую синхронизацию любого числа каналов
DC/DC-преобразователей в зависимости от числа работающих
каналов.
• Прецизионное управление скважностью для устройств, работающих
на высоких частотах несущей (до сотен кГц).
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
151
Среда разработки
В рамках eXpressDSP фирмой
Texas Instruments была создана
унифицированная среда
проектирования Code Composer
StudioTM, облегчающая
разработку устройств DSP,
отвечающих правилам стандарта
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
152
Среда разработки
Данная система обладает рядом свойств:
• Интеграция всех средств разработки (редактор, отладчик, менеджер проектов и
др.) в одно обладающее удобным интерфейсом приложение.
• Мощный, промышленный C-компилятор, ассемблерный оптимизатор, линковщик.
• Масштабируемое ядро (DSP/BIOS II) реального времени. Включает набор
стандартных инструментов взаимодействия DSP-системы с периферией.
• Программный симулятор, позволяющий вести отладку на программной модели
выбранного семейства ЦСП.
• Анализатор реального времени, предназначенный для мониторинга состояния
системы без остановки процессора.
• Компилятор, оптимизирующий код программы под определенную платформу
(размер кода, оптимальность за счет использования конвейеризации и
параллельных блоков).
• Визуальный линковщик, позволяющий посредством графического интерфейса
располагать код программы и данные в памяти.
• Возможность просмотра вида сигналов в различных графических форматах.
• Открытая встраиваемая архитектура, позволяющая интегрировать в систему
средства третьих разработчиков.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
153
Отладочный набор TMDXEZ28335 для
TMS320F2833x
Для начала разработки приложения на базе процессоров
TMS320F2833x
рекомендуется
отладочный
комплект
TMDXEZ28335, который содержит:
• Отладочную плату с процессором TMS320F28335.
• CD-ROM со средой разработки Code Composer Studio 3.1, ПО для
диагностики и примеры программ.
• Инструкцию.
• Руководство пользователя.
• USB-кабель для соединения платы с компьютером.
• Блок питания.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
154
Отладочный набор TMDXEZ28335 для
TMS320F2833x
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
155
Примеры разработок, реализованных на
базе микроконтроллеров ‘2833x
Фирма НПФ «Вектор», совместно с Ижевским радиозаводом, для
новой серии преобразователей частоты, предназначенной для
тяжелых условий эксплуатации, в том числе в условиях севера,
разработала комплектную модульную систему управления. В ее
составе – контроллер электропривода МК19.1 (рис. 6), пульт
оперативного управления, модуль дискретного и аналогового
ввода/вывода, ряд модулей расширения функций контроллера
(сопряжения с интеллектуальными датчиками положения по
высокоскоростному синхронному интерфейсу, гальванически
развязанного аналогового ввода и др.).
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
156
Примеры разработок, реализованных на
базе микроконтроллеров ‘2833x
Контроллер МК19.1 на базе TMS320F28335
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
157
Примеры разработок, реализованных на
базе микроконтроллеров ‘2833x
Совместно с фирмами «Цикл+» и «Центртехкомплект» (г. Москва)
той же фирмой разработаны малогабаритные высокопроизводительные контроллеры МК20.1 с центральным
процессором TMS320F28335 для управления асинхронными,
вентильными и вентильно-индукторными двигателями как с
независимым возбуждением, так и с самовозбуждением.
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
158
Примеры разработок, реализованных на
базе микроконтроллеров ‘2833x
Контроллер привода МК20.1
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
159
Примеры разработок, реализованных на
базе микроконтроллеров ‘2833x
Преобразователь частоты «Универсал» с открытой крышкой и
установленным контроллером МК20.1
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
160
Библиографический список
•
•
•
•
•
www.ti.com
www.scanti.ru
www.compeljournal.ru
www.gaw.ru
www.promelec.ru
06.05.2016
Сигнальные процессоры TI
семейства ‘С2000
161