定點DSP芯片TMS320F2812實現(xiàn)快速算法應(yīng)用

來源：國外電子元器件; 作者：李佳武 張景森 滕 峰;
摘要：論述了以DSP芯片TMS320F2812為核心的一種測量儀器的組成原理、設(shè)計思想以及快速定點算法的實現(xiàn)方法，同時對定點和浮點算法結(jié)果進行了比較。
關(guān)鍵詞：定點芯片；浮點運算；快速算法；系統(tǒng)配置；TMS320F2812
１ TMS320F2812簡介
ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２是ＴＩ公司的一款用于控制的高性能、多功能、高性價比的３２位定點ＤＳＰ芯片。該芯片兼容ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７指令系統(tǒng)?最高可在１５０ＭＨｚ主頻下工作，并帶有１８ｋ×１６位０等待周期片上ＳＲＡＭ和１２８ｋ×１６位片上ＦＬＡＳＨ（存取時間３６ｎｓ）。其片上外設(shè)主要包括２×８路１２位ＡＤＣ（最快８０ｎｓ轉(zhuǎn)換時間）、２路ＳＣＩ、１路ＳＰＩ、１路ＭｃＢＳＰ、１路ｅＣＡＮ等，并帶有兩個事件管理模塊（ＥＶＡ、ＥＶＢ），分別包括６路ＰＷＭ／ＣＭＰ、２路ＱＥＰ、３路ＣＡＰ、２路１６位定時器（或ＴｘＰＷＭ／ＴｘＣＭＰ）。另外，該器件還有３個獨立的３２位ＣＰＵ定時器，以及多達５６個獨立編程的ＧＰＩＯ引腳，可外擴大于１Ｍ×１６位程序和數(shù)據(jù)存儲器。ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，具有密碼保護機制，可進行雙１６×１６乘加和３２×３２乘加操作，因而可兼顧控制和快速運算的雙重功能。
通過對ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２定點ＤＳＰ芯片合理的系統(tǒng)配置和編程可實現(xiàn)快速運算，本文著重對此加以說明。
２ TMS320F2812基本系統(tǒng)配置
２．１ ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２時鐘
ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２的片上外設(shè)按輸入時鐘可分為如下４個組：
(１)ＳＹＳＯＵＴＣＬＫ組：包括ＣＰＵ定時器和ｅＣＡＮ總線，可由ＰＬＬＣＲ寄存器動態(tài)地修改；
(２)ＯＳＣＣＬＫ組：主要是看門狗電路，由ＷＤＣＲ寄存器設(shè)置分頻系數(shù)；
(３)低速組：有ＳＣＩ、ＳＰＩ、ＭｃＢＳＰ，可由ＬＯＳＰＣＰ寄存器設(shè)置分頻系數(shù)；
(４)高速組：包括ＥＶＡ／Ｂ、ＡＤＣ，可由ＨＩＳＰＣＰ寄存器設(shè)置分頻系數(shù)。
為了使系統(tǒng)具有較快的工作速度，除了定時器和ＳＣＩ等少數(shù)需要低速時鐘的地方，其它外設(shè)均可以１５０ＭＨｚ時鐘工作。

２．２ 存儲空間
圖１所示是ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２的內(nèi)部存儲空間映射圖。ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２為哈佛（Ｈａｒｖａｒｄ）結(jié)構(gòu)的ＤＳＰ，即在同一個時鐘周期內(nèi)可同時進行一次取指令、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)的操作。在邏輯上有４Ｍ×１６位程序空間和４Ｍ×１６位數(shù)據(jù)空間，但物理上已將程序空間和數(shù)據(jù)空間統(tǒng)一為一個４Ｍ×１６位的存儲空間，各總線按優(yōu)先級由高到低的順序為：數(shù)據(jù)寫、程序?qū)憽?shù)據(jù)讀、程序讀。其中由ＣＹ７Ｃ１０４１擴展的２５６ｋ×１６位ＳＡＲＡＭ位于Ｚｏｎｅ ６（０ｘ１０００００～０ｘ１３ＦＦＦＦ），存取時間不小于１２ｎｓ；１２８ｋ×１６位ＦＬＡＳＨ空間（０ｘ３Ｄ８０００～ ０ｘ３Ｆ７ＦＦＦ）取指時間不小于３６ｎｓ。為了盡可能提高器件的工作速度，在對FLASH寄存器編程使其在較高速度下工作的同時，可將時間要求比較嚴格的程序（如時延計算子程序、FIR濾波子程序等）、變量（如FIR濾波器系數(shù)、自適應(yīng)算法的權(quán)向量等）各堆棧空間搬移到H0、L0、L1、M0、M1空間來運行。
2.3 中斷
TMS320F28x系列DSP片上都有非常豐富的外設(shè)，每個片上外設(shè)均可產(chǎn)生1個或多個中斷請求。中斷由兩級組成，其中一級是PIE中斷，另一級是CPU中斷。CPU中斷有32個中斷源，包括RESET、NMI、EMUINT、ILLEGAL、12個用戶定義的軟件中斷USER1～USER12和16個可屏蔽中斷（INT1～INT14、RTOSINT和DLOGINT）。所有軟件中斷均屬于非屏蔽中斷。由于CPU沒有足夠的中斷源來管理所有的片上外設(shè)中斷請求，所以在TMS320F28x系列DSP中設(shè)置了一個外設(shè)中斷擴展控制器（PIE）來管理片上外設(shè)和外部引腳引起的中斷請求。
PIE中斷共有96個，被分為12個組，每組內(nèi)有8個片上外設(shè)中斷請求，96個片上外設(shè)中斷請求信號可記為INTx.y(x=1,2,…，12;y=1,2,…,8)。每個組輸出一個中斷請求信號給CPU，即PIE的輸出INTx(x=1,2,…,…12）對應(yīng)CPU中斷輸入的INT1～INT12。TMS320F28x系列DSP的96個可能的PIE中斷源中有45個被TMS320F2812使用，其余的被保留作以后的DSP器件使用。
ADC、定時器、SCI編程等均以中斷方式進行，可提高CPU的利用率。
2.4 復(fù)位引導(dǎo)

圖2所示是TMS320F2812的片上引導(dǎo)ROM空間映射。其此導(dǎo)程序配置在圖2中的0x3FFC00～0x3FFFBF