1、 DSP DSP控制器原理与应用教程控制器原理与应用教程 -基于基于TMS320F28335&CCS5TMS320F28335&CCS5全国教育科学全国教育科学“十一五十一五”规划课题研究成果规划课题研究成果 主编主编 李全利李全利 马骏杰马骏杰 张思艳张思艳 高等教育高等教育出版社出版社 2016.112016.11第二章第二章第二章第二章 F28335 F28335 F28335 F28335的结构原理的结构原理的结构原理的结构原理(一一)、F28335F28335的的内部内部结构结构(二二)、F28335F28335的的CPUCPU(三三)、F28335F28335的存储器配置的存储器配
2、置(四四)、F28335F28335的的时钟及其控制时钟及其控制(一一)、F28335 F28335的的内部内部结构结构一、一、F28335F28335的基本组成的基本组成二、二、F28335F28335的总线结构的总线结构2024/5/24一、一、F28335F28335的基本组成的基本组成2024/5/252 2、CPUCPU ALU,ALU,R-M-W:atomicR-M-W:atomic乘法器乘法器ARAR及及ARAUARAUFPUFPU及控制器及控制器一、一、F28335F28335的基本组成的基本组成(续续)1 1、存储器、存储器Flash,Flash,256KW(8256KW(8
3、*3232KWKW)SARAM,SARAM,34KW34KWBoot ROM,Boot ROM,8KW8KWOPTOPT存储器存储器,1KW,1KW3 3、系统控制、系统控制时钟管理时钟管理Watchdog定时器定时器*3 3个个PIE(PIE(仅用仅用45)45)DMADMA及及JTAGJTAG4 4、片上外设、片上外设ePWM/eCAP/eQEPePWM/eCAP/eQEPADC(12ADC(12位位*1616路路)eCAN(2)eCAN(2)I2C(1)I2C(1)SCI(3)SCI(3)SPI(1)SPI(1)McBSP(2)McBSP(2)GPIO(88)GPIO(88)二、二、F2
4、8335F28335的总线结构的总线结构程序读总线程序读总线:2222位地址位地址数据数据读读总线总线数据数据/程序程序写写总线总线P P AB ABPRPRDBDBDRDRABABDRDRDBDBD DP PW WDBDBDWDWABAB2024/5/27(二二)、F28335F28335的的CPUCPU一、一、F28335F28335的乘法器的乘法器二、二、F28335F28335的的ALUALU三、三、F28335F28335的的ARAUARAU四、四、F28335F28335的的CPUCPU寄存器寄存器2024/5/283 3、单、单1616位乘法位乘法经经T(16T(16位位)另一个
5、另一个1616位数位数 积积,P,P或或ACCACC一、一、F28335F28335的乘法器的乘法器2 2、双、双1616位乘法位乘法-D DMACMAC经经XT(32)XT(32)另一个另一个3232位数位数积积,ACC(,ACC(高位字高位字积积):P():P(低位字低位字积积)1 1、3232位乘法位乘法经经XT(32)XT(32)另一个另一个3232位数位数积积,P(,P(高高3232位位或或低低3232位位)2024/5/291 1、ALUALU输入输入输出输出二、二、F28335F28335的的ALUALU2 2、ACCACCAHAH:AH.MSB,AH.LSB:AH.MSB,AH
6、.LSBALAL:AL.MSB,AL.LSB:AL.MSB,AL.LSB 3 3、Shift(Shift(桶型桶型)输入输入ALUALU前的移位前的移位对对P P输出的移位输出的移位对对ACCACC输出的移位输出的移位对寄存器内容移位对寄存器内容移位 2024/5/210三、三、F28335F28335的的ARAUARAU1 1、DP-DP-直接寻址直接寻址DPDP中为页号中为页号6 6位页内偏移量位页内偏移量2 2、X XARARx-x-寄存器间址寄存器间址ARAUARAU11四、四、F28335F28335的的CPUCPU寄存器寄存器121 1、被乘数寄存器、被乘数寄存器-XT-XT lX
7、TXT，被乘数，被乘数(32(32位位)lT T,被乘数被乘数(1616位位)或或移位位数移位位数lTL TL,存存1616位有符号整数，可位有符号整数，可符号自动扩展符号自动扩展例：例：ASRASR A AX X,T,T;T;T中低中低4 4位是移位位数位是移位位数 ASR ASRL L ACC,TACC,T;T T中低中低5 5位是移位位数位是移位位数132 2、乘积寄存器、乘积寄存器-P-P l乘法的结果乘法的结果l存放存放1616位位或或3232位数据位数据；lP P的的输出输出要经移位器，要经移位器，移位值移位值由由PMPM(ST0(ST0中中)决定决定：PM值值移位模式移位模式PM
8、值值移位模式移位模式000左左移移1位位100右移右移3位位001不移不移101右移右移4位位010右移右移1位位110右移右移5位位011右移右移2位位111右移右移6位位143 3、累加器、累加器-ACC-ACC l传送传送,算数算数,逻辑逻辑,比较比较,乘法乘法运算结果运算结果l分拆为：分拆为：1616位和位和8 8位位15与累加器相关的状态位：与累加器相关的状态位：l符号扩展模式位符号扩展模式位-SXMSXM；l溢出模式位溢出模式位-OVM-OVM；l测试测试/控制标志位控制标志位-TC;-TC;l进位进位位位-C-C；l零零标志位标志位-Z;-Z;l负负标志位标志位-N;-N;l溢出
9、溢出标志位标志位-V;-V;l溢出计数器位溢出计数器位(6(6个位个位)-OVC/OVCU)-OVC/OVCU。这些状态位在这些状态位在ST0ST0寄存器中。寄存器中。164 4、堆栈指针、堆栈指针-SPSP 1616位位，寻址，寻址低低64K64K字字数据空间。数据空间。l生长方向：生长方向：低低地址地址 高高地址；地址；l总指向总指向下一个空位下一个空位；l复位后，复位后，SPSP指向指向 0400H 0400H；l3232位数入栈：低对低，高对高位数入栈：低对低，高对高(小端模式小端模式););l3232位数读写，约定位数读写，约定偶地址偶地址访问：访问：例例：SPSP为为0083H,0
10、083H,3232位数位数读从读从0082H0082H开始。开始。lSPSP溢出时：溢出时：例例：上溢：上溢,加到加到FFFFFFFFH H后复位为后复位为00000000H,H,重加。重加。下溢下溢,减少减少SPSP低于低于00000000H H后后,会从会从FFFFFFFFH H继续减。继续减。175 5、数据页指针、数据页指针-DP-DP 每页每页64个字个字186 6、辅助寄存器、辅助寄存器-XAR0-XAR0XAR7 XAR7 8个个:l操作数地址指针；操作数地址指针；l3232位通用寄存器；位通用寄存器；l1616位通用寄存器位通用寄存器(AR0(AR0AR7AR7),),可作循环
11、控制。可作循环控制。（注意：高（注意：高16位可能受影响）位可能受影响）注意：高注意：高1616位不能单独访问。位不能单独访问。197 7、程序计数器、程序计数器-PC-PC l2222位，指向位，指向当前当前操作指令操作指令(到达到达D2D2阶段阶段)地址地址到达到达D2D2阶段的指令不会被中断（要执行完）阶段的指令不会被中断（要执行完）F1:Instruction AddressF2:Instruction ContentD1:Decode InstructionD2:Resolve Operand AddrR1:Operand AddressR2:Get OperandE:CPU doi
12、ng“real”workW:store content to memory208 8、返回程序计数器、返回程序计数器-R RPC PC l2222位，存放位，存放长调用长调用的的返回地址返回地址。用指令用指令LCLCR R完成长调用时，完成长调用时，RPCRPC中的原来的内中的原来的内容被压入堆栈，容被压入堆栈，返回地址会装载到返回地址会装载到RPCRPC中中；用指令用指令LRETLRETR R实现返回时，实现返回时，RPCRPC中的内容会被中的内容会被传送到传送到PCPC中中，先前压入堆栈的内容会被弹出到，先前压入堆栈的内容会被弹出到RPCRPC中。中。LCRLCR和和LRETRLRETR比
13、另一对指令比另一对指令LCLC和和LRETLRET速度快。速度快。219 9、中断控制寄存器、中断控制寄存器-I-IF FR R、I IE ER R、DBDBG GIER IER 3 3个寄存器的相应位定义是对应的：个寄存器的相应位定义是对应的：lI IF FR R相应位相应位=1=1时，有对应的中断请求；时，有对应的中断请求；lI IE ER R相应位相应位=1=1时，对应的中断使能；时，对应的中断使能；lD DBGBGIERIER用于用于实时仿真模式实时仿真模式(以支持以支持时间紧急中断时间紧急中断)。221010、状态寄存器、状态寄存器-ST0-ST0、ST1 ST1 l符号扩展符号扩展
14、模式模式-SXMSXM；(ACC(ACC中中1616位操作，位操作，1 1-扩展）扩展）l溢出模式溢出模式-OVM-OVM；(ACC,(ACC,1 1-溢出饱和处理溢出饱和处理)l测试测试/控制控制标志标志-TC-TC；(TBITTBIT或或NORMNORM指令）指令）l进位进位-C-C；(进位，借位）进位，借位）l零零标志标志-Z;-Z;l负负标志标志-N;-N;l溢出溢出标志标志-V;-V;l乘积移位模式乘积移位模式-PM;-PM;l溢出计数器溢出计数器(6 6位位)-OVC/)-OVC/OVCUOVCU。(OVOVM M为为1 1时，不受影响时，不受影响）ST0:ST0:加减结果加减结果
15、在在ACCACC中中正正溢溢:7FFF FFFFH 7FFF FFFFH-8000 0000H-8000 0000H负负溢溢:8000 0000H 8000 0000H-7FFF FFFFH-7FFF FFFFH指令操作使用或影响的控制位或标志位指令操作使用或影响的控制位或标志位 运行模式、寻址模式运行模式、寻址模式及中断控制位及中断控制位23ST1:ST1:l全局中断屏蔽位全局中断屏蔽位-INTMINTM；(0-(0-使能，使能，1 1-中断屏蔽）中断屏蔽）l调试使能屏蔽位调试使能屏蔽位-DBGM-DBGM；(1 1-时间敏感代码内屏蔽调试时间敏感代码内屏蔽调试)l寻址模式设置位寻址模式设置
16、位-PAGE0PAGE0；(0 0-C C2828x x，1-C27x1-C27x）l中断向量映射位中断向量映射位-VMAPVMAP；(0-(0-低端，低端，1 1-高端高端，默认），默认）l堆栈指针定位位堆栈指针定位位-SPA-SPA；(0 0-未操作，未操作，1-1-已偶定位操作）已偶定位操作）l循环指令状态位循环指令状态位-LOOP-LOOP；(0 0-循环结束循环结束,1-,1-循环进行）循环进行）l仿真及保护寄存器允许位仿真及保护寄存器允许位-EALLOWEALLOW；(1 1-仿真仿真及及保护寄存器保护寄存器允许允许)l空闲状态位空闲状态位-IDLEIDLESTATSTAT；(0
17、0-常态，常态，1-1-低功耗状态）低功耗状态）l寻址模式位寻址模式位-AMODEAMODE；(0 0-C28x,C27x,1-C2xLPC28x,C27x,1-C2xLP）l目标兼容模式位目标兼容模式位-OBJMODEOBJMODE；(0 0-C27x-C27x，1 1-C28x,-C28x,要要修改修改）lM0M0和和M1M1映射模式位映射模式位-M0M1MAPM0M1MAP；(0-TI0-TI测试，测试，1 1-用户用户)lXFXF状态位状态位-XF-XF；(0 0-XF-XF引脚的状态引脚的状态,汇编指令汇编指令）l辅助寄存器指针辅助寄存器指针-ARP-ARP；(000000-确定当前
18、辅助寄存器）确定当前辅助寄存器）2024/5/224(三三)、F28335F28335的存储器配置的存储器配置一、内部存储器一、内部存储器二、二、外部扩展接口外部扩展接口XINTFXINTF2024/5/22500004 400H-1K00H-1K00008 800H-2K00H-2K0 010001000H-H-4 4K K0 020002000H-H-8 8K K注意：注意：l要查看要查看TITI文档文档l未按比例标示未按比例标示l熟悉几个范围熟悉几个范围片内存储器片内存储器 +外部外部XINTFXINTF扩展扩展概览概览-2024/5/226一、内部存储器一、内部存储器1 1、SARAM
19、SARAM34KW34KW M0M0，1 1KW KW M0M0向量表向量表通常不用通常不用M1M1，1KW 1KW 常作为堆栈常作为堆栈L0-L3L0-L3，4*44*4KWKW双映射，安全区双映射，安全区L4-L7L4-L7，4*4KW4*4KW可可DMADMA访问访问2024/5/2272 2、Flash Flash 256KW256KW 分成分成1010个区段：个区段：H H扇区，扇区，32KW32KW，0 x30 00000 x30 00000 x30 7FFF0 x30 7FFF；G G区段，区段，32KW32KW，0 x30 80000 x30 80000 x30 EFFF0 x
20、30 EFFF；-A A扇区，扇区，32KW32KW，0 x33 80000 x33 80000 x33 EFFF0 x33 EFFF。2024/5/228分成分成1010个区段：个区段：OTPOTP，1KW1KW，0 x38 04000 x38 04000 x38 07FF.0 x38 07FF.3 3、OTP OTP 2KW2KW，通常不用通常不用 2024/5/2294 4、boot ROM boot ROM 8KW8KW 数学函数表数学函数表-0 x3F F0000 x3F F000正弦函数正弦函数/余弦函数余弦函数归一化倒数归一化倒数归一化平方根表归一化平方根表归一化反正切函数表归一
21、化反正切函数表舍入取整与饱和限值表舍入取整与饱和限值表上电引导程序区上电引导程序区 -0 x3F FC000 x3F FC00InitBootInitBootSelectBootModeSelectBootMode，判，判GPIO87GPIO87、8686、8585、8484BootloaderBootloader，SCISCI、SPISPI、并口装载、并口装载；跳跳FlashFlash、SARAMSARAM、OTPOTPExitBootExitBoot向量向量表表(32(32个向量个向量)复位向量存储在：复位向量存储在：0 x3F FFC00 x3F FFC0、0 x3F FFC10 x3F
22、 FFC1其他其他CPUCPU向量向量2024/5/2305 5、外设帧、外设帧 PF0PF0-0 x00 08000 x00 0800器件仿真寄存器器件仿真寄存器FlashFlash寄存器寄存器CSMCSM寄存器寄存器XINTFXINTF寄存器寄存器CPUCPU定时器寄存器定时器寄存器PIEPIE寄存器寄存器PIEPIE中断向量表中断向量表PF1 PF1-0 x00 60000 x00 6000ECAN_AECAN_A寄存器寄存器ECAN_AMBOXECAN_AMBOX寄存器寄存器PF2 PF2-0 x00 70000 x00 7000系统控制寄存器系统控制寄存器SPI_ASPI_A寄存器寄
23、存器SCI_ASCI_A寄存器寄存器外部中断寄存器外部中断寄存器GPIOMUXGPIOMUX寄存器寄存器GPIODATGPIODAT寄存器寄存器ADCADC寄存器寄存器EV_AEV_A寄存器寄存器EV_BEV_B寄存器寄存器SPI_BSPI_B寄存器寄存器SCI_BSCI_B寄存器寄存器MCBSP_AMCBSP_A寄存器寄存器2024/5/231二、二、F28335F28335外部扩展接口外部扩展接口XINTFXINTF允许其访问不同速允许其访问不同速率的外部存储设备率的外部存储设备 l外部接口被映射到外部接口被映射到3 3个个固定的存储区域；固定的存储区域；l每个存储区域都可以每个存储区域都
24、可以独立地设置等待状态数、独立地设置等待状态数、选通信号建立时间和保选通信号建立时间和保持时间；持时间；l可以选择是否通过外可以选择是否通过外部信号部信号XREADYXREADY来扩展其来扩展其等待状态。等待状态。2024/5/232(四四)、F28335F28335的时钟及其控制的时钟及其控制一、一、F28335F28335时钟的产生时钟的产生二、二、F28335F28335系统时钟的分配系统时钟的分配三、三、F28335F28335的低功耗模式的低功耗模式四、四、F28335F28335的看门狗电路的看门狗电路2024/5/233一、一、F28335F28335时钟的产生时钟的产生PLLC
25、RPLLCRCLKIN=(OSCCLK*CLKIN=(OSCCLK*1010)/2=30MHz*10/2=)/2=30MHz*10/2=150150MHzMHz通常，通常，通常，通常，DIV=DIV=DIV=DIV=1010101010101010OSCCLK=OSCCLK=OSCCLK=OSCCLK=30 30 30 30 M M M M2024/5/234PLLPLL控制寄存器控制寄存器PLLCRPLLCR(7021H)(7021H)0000，CLKIN=OSCCLK/2，PLL旁路旁路0001，CLKIN=(OSCCLK*1.0)/20010，CLKIN=(OSCCLK*2.0)/200
26、11，CLKIN=(OSCCLK*3.0)/20100，CLKIN=(OSCCLK*4.0)/20101，CLKIN=(OSCCLK*5.0)/20110，CLKIN=(OSCCLK*6.0)/20111，CLKIN=(OSCCLK*7.0)/21000，CLKIN=(OSCCLK*8.0)/21001，CLKIN=(OSCCLK*9.0)/21010，CLKIN=(OSCCLK*10.0)/2DIVDIV设置设置：其他值无效！其他值无效！2024/5/235二、二、F28335F28335系统时钟的分配系统时钟的分配PCLKCRPCLKCR HISPCPHISPCPLOSPCPLOSPCPC
27、LKINCLKINCPUCPU除除1/2/1/2/4 4-HSPCLK-HSPCLK-HSPCLK-HSPCLK-LSPCLK-LSPCLK-LSPCLK-LSPCLK2024/5/2361 1、外设时钟控制寄存器、外设时钟控制寄存器-PCLKCR0,PCLKCR1,PCLKCR2PCLKCR0,PCLKCR1,PCLKCR2 相应位相应位=0，停止；，停止；相应位相应位=1，使能，使能。2024/5/2373 3、低速外设时钟预定标器、低速外设时钟预定标器LOSPCPLOSPCP 2 2、高速外设时钟预定标器、高速外设时钟预定标器HISPCPHISPCP 低速时钟低速时钟=SYSCLKOUT
28、SYSCLKOUT/2*2*LSPCLKLSPCLK高速时钟高速时钟 =SYSCLKOUTSYSCLKOUT/2*2*HSPCLKHSPCLK4 4、系统控制与状态寄存器、系统控制与状态寄存器SCSRSCSR 三、三、F28335F28335的低功耗模式的低功耗模式(空转空转)(暂停暂停)(待机待机)低功耗模式控制寄存器低功耗模式控制寄存器0 0LPMCRLPMCR0 0 IDLEIDLE指令进入！指令进入！LPMLPM设置：设置：l 00-00-IDLEIDLE模式模式(空转空转,系统时钟系统时钟不关闭不关闭,外设可独立关断外设可独立关断););l 01-01-STANDBYSTANDBY模
29、式（模式（待机待机，系统时钟，系统时钟关闭，关闭，振荡器振荡器工作工作);l 10 10或或11-11-HALTHALT模式模式(暂停暂停，振荡器振荡器也关闭了也关闭了)。QUALSTDBYQUALSTDBY设置设置(退出退出SADBYSADBY模式要求的模式要求的外部唤醒信号宽度外部唤醒信号宽度)：l 000000-000000-2 2*OSCCLKs*OSCCLKs；l 000001-000001-3 3*OSCCLK*OSCCLKs；l l 111111-111111-6565*OSCCLK*OSCCLKs。四、四、F28335F28335的看门狗电路的看门狗电路WDPSWDCHKD6D
30、7 1 0 11禁止禁止上电时，看门狗默认为上电时，看门狗默认为使能状态使能状态。对于对于30MHz30MHz的晶频率，计数溢出时间的晶频率，计数溢出时间大约是大约是4.37ms4.37ms。为避免看门狗使系。为避免看门狗使系统过早复位，应该在系统初始化时统过早复位，应该在系统初始化时先对看门狗寄存器进行配置。先对看门狗寄存器进行配置。01 1、WDWD控制寄存器控制寄存器WDCRWDCR l D D7-WDFLAG,WD7-WDFLAG,WD复位状态标识，写复位状态标识，写1 1清清0 0；l D D6 6-WDDISWDDIS。0 0使能，使能，1 1禁止；禁止；l D D5-D3-101
31、5-D3-101；l D D2-D0-2-D0-预定标器（预定标器（1 16464）。）。2 2、WDWD计数寄存器计数寄存器WDCNTRWDCNTR 3 3、WDWD复位寄存器复位寄存器WDKEYWDKEY l WDCNTRWDCNTR看门狗计数器当前值。看门狗计数器当前值。l WDKEYWDKEY先写先写0 x550 x55，再写，再写0 xAA0 xAA可使可使WDCNTRWDCNTR淸淸0 0。4 4、系统控制和状态寄存器、系统控制和状态寄存器SCSRSCSR l D2WDINTSD2WDINTS。WDINTWDINT信号当前状态；信号当前状态；l D1WDENINTD1WDENINT
32、。1 1，WDINTWDINT信号使能；信号使能；0 0，WDRSTWDRST使能使能l D0WDOVERRIDE,D0WDOVERRIDE,为为1 1，允许修改，允许修改WDDISWDDIS，为为0 0，不允，不允许修改。许修改。WDCRWDCR中中 地址地址寄存器寄存器 描述描述0 x00 0 x00 70107010 Reserved Reserved 保留保留 (连续连续1010个单元）个单元）0 x00 70190 x00 7019 Reserved Reserved 保留保留 0 x00 701A0 x00 701A HISPCP HISPCP 高速外设时钟预定标器高速外设时钟预定
33、标器0 x00 701B0 x00 701B LOSPCP LOSPCP 低速外设时钟预定标器低速外设时钟预定标器0 x00 701C0 x00 701C PCLKCR PCLKCR 外设时钟控制寄存器外设时钟控制寄存器0 x00 701D0 x00 701D Reserved Reserved 保留保留 0 x00 701E0 x00 701E LPMCR0 LPMCR0 低功耗模式控制寄存器低功耗模式控制寄存器0 00 x00 701F0 x00 701F LPMCR1 LPMCR1 低功耗模式控制寄存器低功耗模式控制寄存器1 10 x00 70200 x00 7020 Reserved Reserved 保留保留 0 x00 70210 x00 7021 PLLCRPLLCR PLLPLL控制寄存器控制寄存器0 x00 70220 x00 7022 SCSR SCSR 系统控制与状态
