2000系列DSP器件2407内核各组成部分的功能机构与特点

DSP的发展

这学期我们着重针对DSP2407到2812进行了长时间的学习，尤其是2407我们接触的比较多，但是到底什么是DSP呢？我先来介绍一下。数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。

现在，我们来了解一下DSP的发展历程。DSP产业在约40年的历程中经历了三个阶段：第一阶段，DSP意味着数字信号处理，并作为一个新的理论体系广为流行。随着这个时代的成熟，DSP进入了发展的第二阶段，在这个阶段，DSP代表数字信号处理器，这些DSP器件使我们生活的许多方面都发生了巨大的变化。接下来又催生了第三阶段，这是一个赋能(enablement)的时期，我们将看到DSP理论和DSP架构都被嵌入到SoC类产品中。” 第一阶段，DSP意味着数字信号处理 。 80年代开始了第二个阶段，DSP从概念走向了产品，TMS32010所实现的出色性能和特性备受业界关注。方进先生在一篇文章中提到，新兴的DSP业务同时也承担着巨大的风险，究竟向哪里拓展是生死攸关的问题。当设计师努力使DSP处理器每MIPS成本降到了适合于商用的低于10美元范围时，DSP在军事、工业和商业应用中不断获得成功。到1991年，TI推出价格可与16位微处理器不相上下的DSP芯片，首次实现批量单价低于5美元，但所能提供的性能却是其5至10倍。 到90年代，多家公司跻身DSP领域与TI进行市场竞争。TI首家提供可定制 DSP——cDSP，cDSP 基于内核 DSP的设计可使DSP具有更高的系统集成度，大加速了产品的上市时间。同时，TI瞄准DSP电子市场上成长速度最快的领域。到90年代中期，这种可编程的DSP器件已广泛应用于数据通信、海量存储、语音处理、汽车电子、消费类音频和视频产品等等，其中最为辉煌的成就是在数字蜂窝电话中的成功。这时，DSP业务也一跃成为TI最大的业务，这个阶段DSP每MIPS的价格已降到10美分到1美元的范围。 21世纪DSP发展进入第三个阶段，市场竞争更加激烈，TI及时调整DSP发展战略全局规划，并以全面的产品规划和完善的解决方案，加之全新的开发理念，深化产业化进程。成就这一进展的前提就是DSP每MIPS价格目标已设定为几个美分或更低。

DSP2407与DSP2812的概述

（1）2407

2407是我们学习、实验接触较多的一部分。2407开发板分为TI 2000-011 DSP2407增强型、DSP2407+CPLD开发板、SHX-DSP2407A开发板。引DSP2407+CPLD开发板套件是一套基于TMS320LF2407A+EPM240的DSP+CPLD的学习开发平台，充分发挥DSP2407和ALTERA MAX II的灵活性和功能强大。

首先在教科书中我了解到，CUP的硬件组成包括累加器，辅助寄存器算术单元，辅助寄存器0~7，进位，中央算术逻辑单元，双口RAM，数据存储器页面指针，全局存储器配置寄存器，中断屏蔽寄存器，中断标志寄存器，中断陷阱，输入、输出数据定标移位器，乘法器，微堆栈，多路选择器，程序地址寄存器，程序计数器，程序控制器，临时寄存器等等。

输入定标移位器能将来自程序存储器或数据存储器的16位数据调整为32为数据送到中央算术逻辑单元，而且不会占用时钟开销，在算术定标和逻辑 *** 作对屏蔽定位设置中非常有用。

中央算术逻辑部分主要构成有三部分：CALU，ACC，输出定标移位器。中央算术逻辑单元是实现算术和逻辑运算功能的部分，可以执行布尔运算，使得控制器具有位 *** 作功能。当运算在CALU中完成时，结果就被送到累加器中，并在其中进行另外的一些 *** 作，在实际的应用中，ACC的使用相当频繁。

2407中有两个状态寄存器ST0和ST1，含有各种状态和控制位，控制着很多系统的工作状态，在应用中特别重要。

然后是数字量I/O模块。

2407中有多达41个通用、双向的数字量I/O引脚，其中很多都是复用引脚，实现一般I/O和基本功能。所有专用I/O和复用I/O引脚的功能都可通过9个16位控制寄存器来设置。可分为两类：

I/O端口复用控制寄存器， 用来控制选择I/O端口作为基本功能或一般I/O引脚功能。

数据和方向控制寄存器，当I/O端口用作一般I/O引脚功能时，用数据和方向控制寄存器可控制数据和双向I/O引脚的数据方向。这些寄存器直接与双向I/O引脚相连。

I/O模块在实际应用中和很多模块结合在一起，如上面的和LED灯结合使用，还有键盘和发光二极管结合实现利用键盘点亮发光二极管等等应用。总之，I/O模块在DSP的设计应用中是不可缺少的，承担着与其他模块交互的重要作用。

下面介绍一个重要模块——事件管理器模块

2407包含两个事件管理器模块EVA和EVB， 每个事件管理器模块有通用定时器（GP）、比较单元、捕获单元以及正交编码脉冲电路组成。这些部件使得事件管理器在电机控制方面具有很重要的应用。

每个事件管理模块都有两个通用的可编程定时器，而每个定时器包括16位的定时器增/减计数的计数器、16位的定时器比较寄存器、16位的定时器周期寄存器、16位的定时器控制寄存器各一个，还有可选择的内部或外部输入时钟，可编程的预定标器，可选择方向的输入引脚等，这些器件能让定时器进行停止/保持、连续增计数、定向增/减计数、连续增/减计数四种计数模式，和比较 *** 作，PWM输出等多种 *** 作，可以产生多种对称或非对称的波形输出，这就给电机控制带来了很大的便利和灵活 *** 作空间。

（2）2812

DSP2812是TI公司新推出的功能强大的TMS320F2812的32位定点DSP，是TMS320LF2407A的升级版本，最大的特点是速度比TMS320LF2407A有了质的飞跃，从最高40M跃升到TMS320F2812的150M，处理数据位数也从16位定点跃升到32位定点。最大的亮点是其拥有EVA、EVB事件管理器和配套的12位16通道的AD数据采集，使其对电机控制得心应手。再加上丰富的外设接口，如CAN、SCI等，在工控领域占有不少份额。

DSP微处理器的特点：

DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

DSP微处理器（芯片）一般具有如下主要特点：

（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；

（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；

（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；

（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；

（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；

（6）具有在单周期内 *** 作的多个硬件地址产生器；

（7）可以并行执行多个 *** 作；

（8）支持流水线 *** 作，使取指、译码和执行等 *** 作可以重叠执行。

当然，与通用微处理器相比，DSP微处理器（芯片）的其他通用功能相对较弱些。

DSP优点：

对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小；

容易实现集成；VLSI

可以分时复用，共享处理器；

方便调整处理器的系数实现自适应滤波；

可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等；

可用于频率非常低的信号。

DSP缺点：

需要模数转换；

受采样频率的限制，处理频率范围有限；

数字系统由耗电的有源器件构成，没有无源设备可靠。

但是其优点远远超过缺点。

书上常用程序片段

汇编语言源程序片段：

;主程序

text

_c_int0

CALL SYSINIT ;系统初始化程序

CALL PWM_INIT ;EVB模块PWM初始化程序

WAIT

NOP

B WAIT

;系统初始化程序

SYSINIT:

SETC INTM

CLRC SXM

CLRC OVM

CLRC CNF ;B0区被配置为数据空间

LDP #0E0H ;指向7000h-7080h区

SPLK #81FEH,SCSR1 ;时钟4倍频,CLKIN=6M,CLKOUT=24M

SPLK #0E8H,WDCR ;不使能WDT

LDP #0

SPLK #0002H,IMR ;使能中断第2级INT2

SPLK #0FFFFH,IFR ;清全部中断标志

RET

;EVB模块的PWM初始化程序

PWM_INIT:

LDP #DP_PF2 ;指向7080h-7100h区

LACL MCRC

OR #007EH ;IOPE[1-6]被配置为基本功能方式:PWM[7-12]

SACL MCRC

LDP #DP_EVB ;指向7500h-7580h区

SPLK #0FFFFH,EVBIFRA ;清EVB 全部中断标志

SPLK #0666H,ACTRB ;PWM12,10,8 低有效,PWM11,9,7 高有效

SPLK #00H,DBTCONB ;不使能死区控制

SPLK #10H,CMPR4 ;设置比较初值 PWM7高电平占50/60, 低电平占10/60

SPLK #20H,CMPR5 ;设置PWM9,10的比较寄存器

SPLK #30H,CMPR6 ;设置PWM11,12的比较寄存器

SPLK #60H,T3PR ;设置定时器3周期寄存器,

;即PWM周期为60个CPU时钟周期

SPLK #0A600H,COMCONB ;使能比较 *** 作

SPLK #0,T3CNT

SPLK #41H,GPTCONB ;TCOMPOE=1,T3PIN=01

SPLK #080H,EVBIMRA ;通用定时器3使能

SPLK #0174EH,T3CON ;TMODE=10 连续增计数模式,TPS=111 预分频为128

;TENABLE=1 定时器计数使能, TCLKS=00 内部时钟

;TECMPR=1 定时器3比较使能, SELT3PR=0

CLRC INTM ;开总中断

RET

;定时器3中断程序

GISR2: ;优先级INT2中断人口

;保护现场

LDP #0 ;保存机器上下文

SST #0,st0_temp ;使用自动寻址,DP-0

SST #1,st1_temp ;保存状态寄存器到B2 DARAM

LDP #0

SACL context ;保存ACC的低16位

SACH context+1 ;保存ACC的高16位

SAR AR1,context+2

SAR AR2,context+3

SAR AR3,context+4

SAR AR4,context+5

SAR AR5,context+6

LDP #0E0H

LACC PIVR,1 ;读取外设中断向量寄存器（PIVR）,并左移一位

ADD #PVECTORS ;加上外设中断人口地址

BACC ;跳到相应的中断服务子程序

T3GP_ISR: ;通用定时器3中断人口

LDP #DP_EVB

SPLK #0,T3CNT

GISR2_RET: ;中断返回

;恢复现场

LDP #DP_EVA

SPLK #0FFFFH,EVAIFRA

LDP #0

LAR AR5,context+6

LAR AR4,context+5

LAR AR3,context+4

LAR AR2,context+3

LAR AR1,context+2

LACC context+1,16

ADDS context

LST #1, st1_temp

LST #0, st0_temp

CLRC INTM ;开总中断,因为一进中断就自动关闭总中断

RET

DSP技术的应用

语音处理：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮件、语音储存等。

图像/图形：二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像识别、动画、机器人视觉、多媒体、电子地图、图像增强等。

军事：保密通信、雷达处理、声呐处理、导航、全球定位、跳频电台、搜索和反搜索等。

仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等。

自动控制：控制、深空作业、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等。

医疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护、心电图等。

家用电器：数字音响、数字电视、可视电话、音乐合成、音调控制、玩具与游戏等。

生物医学信号处理举例：

CT：计算机X射线断层摄影装置。（其中发明头颅CT英国EMI公司的豪斯菲尔德获诺贝尔奖。）

CAT:计算机X射线空间重建装置。出现全身扫描，心脏活动立体图形，脑肿瘤异物，人体躯干图像重建。

心电图分析。

2407和2812是dsp2000系列性能最让人关注的两款芯片，在使用过两种芯片后，

特将两款芯片的异同来作一比较。

都是对于电机控制开发使用。由此，在外设上的配备上有较多的相似之处。

2407与2812的异同点

1、相同点：

1 时间管理器，来管理定时器和pwm，及电机光电码盘的接口，

2 多路ad来接受传感器的信号

3 通讯接口 spi can sci 使得可以方便的通讯

4 程序存储器和内部ram都有一定的容量满足不同的需求

5 3、3V电压供电，突出了低功耗的节电功能

6 可以进行程序和数据空间的外扩

7 jtag接口相同

8 内核相同 ，方便程序移植

同时，240x系列都有以下特点：

采用高性能静态CMOS技术，似的供电电压降为33V，减小了控制器的功耗；30MIPS的执行速度是得指令周期缩短到33ns，从而提高了实时控制能力

基于TMS320C2xx DSP的CPU核，保证了F240x系列DSP代码与TMS320系列DSP代码兼容

片内有很大的程序存储器以及数据/程序RAM，DRAM，SARAM

两个事件管理器模块，包括两个16位通用定时器，8个16位脉宽调制通道，3个捕获单元，片内光电编码器接口电路，16位通道AD转换器。事件管理器模块适用于控制交流感应电机、无刷直流电机、开关磁阻电机、步进电机、多级电机和逆变器。

拥有较大的可扩展外部存储器

拥有看门狗定时器模块

控制器局域网络（CAN）20B模块，串行通信接口（SCI）模块，16位串行外设接口（SPI）模块

基于锁相环的时钟发生器，众多的通用I/O引脚，5个外部中断（两个电机驱动保护、复位和两个可屏蔽中断）

电源管理包括3种低功耗模式，能独立地将外设器件转入低功耗工作模式

2、不同点：

1 电压 2407 3。3V内核和IO供电，flash烧写电压5V 。2812 1。8V或者19V内核和3。3VIO供电，flash烧写电压33V 。上电次序，2407没有关系 ，2812 io先上电，核后上电

2 clk 2407最大40M 。2812 最大150M（内核电压19V）或者 135M（内核电压 18V）

3 下载程序方式 2407 编程器下载

2812 编程器下载 串口 spi

4 cpu 2407为16位处理器 。2812为32处理器

5 程序和数据空间 2407 flash32k ram2。5K可扩展196K 。2812 flash 16×128K ram 16×18K可扩展4M空间

6 时间管理器 2407 定时器16位 一个光电码盘接口。2812 定期器32位 有两个光电码盘接口

7 ad 2407 10位 2812 12位

8 sci 2407 1个 没有缓冲单元 2812 两个 具有缓冲单元

8 can 2407标准can符合2。0B协议 2812增强can和标准can 符合2。0B

9 mcbsp 2407 没有 2812 有

10 语言 2407 汇编 c 2812 汇编 c c＋＋

11 TI支持 2407没有提供较多的例程支持 2812 提供完整的模块例程支持

12 编程风格 2407倾向于模块编程 2812 类编程，并且结构性更强

13 寄存器的保护。2407没有对系统寄存器的保护，2812提供了保护机制

14 在开发环境的帮助文件上看，2407比2812要好点，2812的寄存器的设置和定 义帮助文件基本没有说明

正因为这些异同点，我们不难看出 2812已经比2407具有了更高的处理能力，更丰富的处理方式和更安全的系统结构，也增加了一部分2407所不具有的功能。

所以，信息处理量越来越大的DSP领域，可以预言，2812代替2407已经成为一种趋势。2407是2812的基础一级，2812比2407更加适应如今发展迅速。但我们现阶段还是要通过对2407的学习打好基础，以便更好的理解和学习2812,。

DSP未来发展

1、数字信号处理器的内核结构进一步改善，多通道结构和单指令多重数据(SIMD)、特大指令字组(VLIM)将在新的高性能处理器中将占主导地位，如Analog Devices的 ADSP-2116x。

2、DSP 和微处理器的融合：　

微处理器是低成本的，主要执行智能定向控制任务的通用处理器能很好执行智能控制任务，但是数字信号处理功能很差。而DSP的功能正好与之相反。在许多应用中均需要同时具有智能控制和数字信号处理两种功能，如数字蜂窝电话就需要监测和声音处理功能。因此，把DSP和微处理器结合起来，用单一芯片的处理器实现这两种功能，将加速个人通信机、智能电话、无线网络产品的开发，同时简化设计，减小PCB体积，降低功耗和整个系统的成本。例如，有多个处理器的Motorola公司的DSP5665x，有协处理器功能的Massan公司FILU-200，把MCU功能扩展成DSP和MCU功能的TI公司的TMS320C27xx以及Hitachi公司的SH-DSP，都是DSP和MCU融合在一起的产品。互联网和多媒体的应用需要将进一步加速这一融合过程。

3、DSP 和高档CPU的融合：

大多数高档GPP如Pentium 和PowerPC都是SIMD指令组的超标量结构，速度很快。LSI Logic 公司的LSI401Z采用高档CPU的分支预示和动态缓冲技术，结构规范，利于编程，不用担心指令排队，使得性能大幅度提高。Intel公司涉足数字信号处理器领域将会加速这种融合。

4、DSP 和SOC的融合：

SOC(System-On-Chip)是指把一个系统集成在一块芯片上。这个系统包括DSP 和系统接口软件等。比如Virata公司购买了LSI Logic公司的ZSP400处理器内核使用许可证，将其与系统软件如USB、10BASET、以太网、UART、GPIO、HDLC等一起集成在芯片上，应用在xDSL上，得到了很好的经济效益。因此，SOC芯片近几年销售很好，由1998年的16亿片猛增至1999年的345亿片。1999年，约39%的SOC产品应用于通讯系统。今后几年，SOC将以每年31%的平均速度增长，到2004年将达到13亿片。毋庸置疑，SOC将成为市场中越来越耀眼的明星。

5、DSP 和FPGA的融合：

FPGA是现场编程门阵列器件。它和DSP集成在一块芯片上，可实现宽带信号处理，大大提高信号处理速度。据报道，Xilinx 公司的Virtex-II FPGA对快速傅立叶变换(FFT)的处理可提高30倍以上。它的芯片中有自由的FPGA可供编程。Xilinx公司开发出一种称作Turbo卷积编译码器的高性能内核。设计者可以在FPGA中集成一个或多个Turbo内核，它支持多路大数据流，以满足第三代(3G)WCDMA无线基站和手机的需要，同时大大节省开发时间，使功能的增加或性能的改善非常容易。因此在无线通信、多媒体等领域将有广泛应用

北汽幻速S3车型可以通过以下步骤安装DSP：

1 选择合适的DSP，确定适用车型和接口标准。您可以选择原车厂商认证的DSP，或者第三方品牌的DSP。在选择DSP时，要根据自己的需求和预算考虑。

2 安装DSP前，应先将车辆的电瓶断开，避免电路短路和损坏电子设备。

3 找到车辆音响的输出接口，并将DSP的输入接口与之相连。一般情况下，车辆音响的输出接口为后备箱内的线束接口，需要拆卸后备箱的内衬板进行接线。

4 将DSP的输出接口与喇叭连接。在进行连接前，要先确认喇叭的数量、类型和阻抗特性，确保能够适配DSP的输出信号。

5 开车或将车辆点火，调试DSP参数，以达到最佳的音效效果。DSP的参数设置会根据车辆音响系统、车内空间和用户听觉习惯等因素而异，需要进行适当的调整，以获得良好的音响体验。

安装DSP需要一定的技术和经验，建议您选择专业的车载音响技师或信誉良好的汽车改装店进行安装。

应该是放在L2存储空间里面了，以C6455为例，out文件就是load到起始地址为0x00800000的L2存储空间中，包括应用程序的代码、变量等内容都是存储在这个空间中的。你可以看看编译过程中生成的map文件，那里面有各个代码段所分配的存储空间，看看它们是不是在L2空间里。另外，如果你的DSP外接了存储器，也可以通过链接命令文件cmd文件指定某些代码段到外部存储器里。

调dsp需要下载dxp软件。

这里有3个点一个是180hz一个是800hz 还有一个就是8000hz 这3个点往下降，形成一个波谷。其他频率可以自行调节，你觉得怎么舒适怎么调， 然后延迟的话，调左前门就可以了。我们边调边听，一直到感觉声音是从仪表中间发出来的一样。

与杜比解码功放对比：

由于现阶段中国音象市场上，杜比环绕声影碟、小影碟很少，而原版碟价格又比较昂贵，因此DSP功放便以其功能众多，能将双声道立体声处理成多声道环绕声的优点，比纯杜比解码环绕声功放更具实用性。

比之DSP环绕声功放，杜比解码环绕声功放在播放杜比环绕声碟片时环绕感特别强烈，但不能将双声道立体声处理成环绕声。至于到底哪一种环绕声功放较好，很难一概而论，要视具体机型而定。

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