TMS320LF240x DSP控制器的应用实践
发布时间:2007/8/20 0:00:00 访问次数:1031
引 言
TI公司在1982年成功推出其第一代DSP芯片之后，相继推出了多种适合不同应用、不同规格的DSP系列。TMS320F240x DSP是为了满足控制应用而设计的，属于TMS320C2xx系列。通过把一个高性能的DSP内核和微处理器的片内外部设备集成在一个芯片的方案，TMS320LF240x DSP成为传统微控制器和昂贵的多片设计的一种廉价替代产品。3OMIPS的处理速度，使TMS320IF240x DSP可以远远超过传统的16位微控制器和微处理器的性能。笔者曾用该系列芯片中的TMS320F2406开发过电动执行机构，得到了满意的结果。结合自己的开发经验，笔者简要介绍TMS320LF240xDSP的硬件结构、C程序开发过程中若干关键的问题。其中很多包括笔者的心得和体会。
1 TMS320LF240X DSP硬件结构特点
TMS320LF240x DSP有以下一些特点：采用高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3．3V，减少了功耗；基于TMS320C2xxDSP的CPU核，保证与TMS320系列DSP代码兼容；片内有高达32K字的Flash程序存储器，544字的双口RAM(DARAM)和2K字的单口RAM(SARAM)；两个事件管理器模块EVA和EVB，适用于控制各类电机；看门狗定时器模块(WDT)；控制器局域网络(CAN)2．0B模块；串行通信接口(SCI)模块；16位的串行外设接口(SPI)模块；JTAG接口，使得在系统编程(ISP，)很容易实现；10位A／D转换器最小的转换时间为500ns，可选择由两个事件管理器来触发2个8通道输入A／D转换器或1个16通道输入A／D转换器，而每次要转换的通道都可通过编程来选择。需要说明的是，TMS320LF240x DSF是定点l6位芯片，存储数据的最小单位是16位的字，每个地址(包括程序地址、数据地址及I／O地址)所存的数据都是16位。
1．1 改进的哈佛结构和流水线操作
DSP采用程序空间和数据空间完全分开的哈佛(Havard)结构，允许同时取指令和操作数，而且允许在程序空间和数据空间之间相互传递数据，即改进的哈佛结构。TMS320LF240x DSP的cPu核心具有独立的内部数据和程序总线结构。数据和程序总线分为6条l6位的总线，分别为：PAB，程序地址总线，为读写程序空间提供地址；DRAB，数据读地址总线，为读数据空间提地址；DWAB，数据写地址总线，为写数据空间提供地址；PRDB，从程序空间向c．PU传送代码、立即操作数和表信息的程序读总线；DRDB，从数据空间向中央算术逻辑单元(CALU)和辅助寄存器算术单元(ARAU)传送数据的数据读总线；DWEB，可以传送数据到程序空间和数据空间的数据写总线。数据读地址总线(DRAB)和数据写地址总线(DWAB)是相互独立的地址总线，CPU 在相同的机器周期内可以同时进行数据读写操作。
TMS320LF240x DSP流水线具有四个独立的阶段：取指令、指令译码、取操作数以及指令执行。一般情况下，取指令占用PAB和PRDB；指令译码不占用任何程序和数据总线；取操作数占用DRAB和DRDB；指令执行包括将执行结果写回数据存储器，将占用DWAB和DWEB。可见，TMS320LF240x DSP独特的总线结构大大减少了流水线冲突，极大提高了指令的运行速度。
1. 2事件管理器模块
事件管理器模块提供了许多适用于运动控制和电机控制的功能。每个240x器件都包括两个事件管理器模块：EVA和EVB。每个事件管理器模块包括两个16位69通用定时器、比较单元、捕获单元、8个16位的脉宽调制(PWM)通道以及正交编码脉冲输入电路。它们能够实现：三相反相器控制；PWM的对称和非对称波形；编程的PWM死区控制以防止上下桥臂同时导通而引起短路。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、多级电机以及逆变器。
2 C0FF目标文件
TI公司汇编器所创建的目标文件采用的是一种称为COFF(Common Object File Format)的文件格式，即共同目标文件格式。目的是提高编程和程序执行的效率，同时也有利于使用TI公司的BIOS(Basic Input Output System)。
COFF文件格式的核心概念就是使用代码段、数据段编程，而不是指令或数据简单的顺序编写。代码段和数据段的概念不仅是现代软件编制的重要技术概念，同时也是嵌入式系统的重要编程技术。使用这种技术的优点是：程序具有良好的可读性；程序具有良好的可移植性；能与系统存储单元充分配合。
在COFF目标文件中，段(section)是其最小的单位。所谓“段”就是最终在TMS320 DSP的存储器映像中占据连续空间的一块代码或数据。这些段在目标文件中是相互独立的。由于大多数系统都包含有不同类型的存储器(ROM、RAM、EEPROM)，所以使用段可使用户更有效地利用目标存储器；所有段都能够独立进行重定位，因此可以将不同的段分配至不同类型的存储器中去。
通常，一个COFF目标文件中都包含三个缺省段：text段(通常包含可执行代码)、．data段(通常包含已初始化数据)和．bss段(通常为未初始化的数据保留所需的空间)。除了这三个缺省的段之外，编程人员可使用汇编器指示符(.sect和usect)自定义段。
TMS320LF240x DSP C编译器产生可重定位的数据段和代码段。这些段以不同方式分配到内存中，以满足不同的
引 言
TI公司在1982年成功推出其第一代DSP芯片之后，相继推出了多种适合不同应用、不同规格的DSP系列。TMS320F240x DSP是为了满足控制应用而设计的，属于TMS320C2xx系列。通过把一个高性能的DSP内核和微处理器的片内外部设备集成在一个芯片的方案，TMS320LF240x DSP成为传统微控制器和昂贵的多片设计的一种廉价替代产品。3OMIPS的处理速度，使TMS320IF240x DSP可以远远超过传统的16位微控制器和微处理器的性能。笔者曾用该系列芯片中的TMS320F2406开发过电动执行机构，得到了满意的结果。结合自己的开发经验，笔者简要介绍TMS320LF240xDSP的硬件结构、C程序开发过程中若干关键的问题。其中很多包括笔者的心得和体会。
1 TMS320LF240X DSP硬件结构特点
TMS320LF240x DSP有以下一些特点：采用高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3．3V，减少了功耗；基于TMS320C2xxDSP的CPU核，保证与TMS320系列DSP代码兼容；片内有高达32K字的Flash程序存储器，544字的双口RAM(DARAM)和2K字的单口RAM(SARAM)；两个事件管理器模块EVA和EVB，适用于控制各类电机；看门狗定时器模块(WDT)；控制器局域网络(CAN)2．0B模块；串行通信接口(SCI)模块；16位的串行外设接口(SPI)模块；JTAG接口，使得在系统编程(ISP，)很容易实现；10位A／D转换器最小的转换时间为500ns，可选择由两个事件管理器来触发2个8通道输入A／D转换器或1个16通道输入A／D转换器，而每次要转换的通道都可通过编程来选择。需要说明的是，TMS320LF240x DSF是定点l6位芯片，存储数据的最小单位是16位的字，每个地址(包括程序地址、数据地址及I／O地址)所存的数据都是16位。
1．1 改进的哈佛结构和流水线操作
DSP采用程序空间和数据空间完全分开的哈佛(Havard)结构，允许同时取指令和操作数，而且允许在程序空间和数据空间之间相互传递数据，即改进的哈佛结构。TMS320LF240x DSP的cPu核心具有独立的内部数据和程序总线结构。数据和程序总线分为6条l6位的总线，分别为：PAB，程序地址总线，为读写程序空间提供地址；DRAB，数据读地址总线，为读数据空间提地址；DWAB，数据写地址总线，为写数据空间提供地址；PRDB，从程序空间向c．PU传送代码、立即操作数和表信息的程序读总线；DRDB，从数据空间向中央算术逻辑单元(CALU)和辅助寄存器算术单元(ARAU)传送数据的数据读总线；DWEB，可以传送数据到程序空间和数据空间的数据写总线。数据读地址总线(DRAB)和数据写地址总线(DWAB)是相互独立的地址总线，CPU 在相同的机器周期内可以同时进行数据读写操作。
TMS320LF240x DSP流水线具有四个独立的阶段：取指令、指令译码、取操作数以及指令执行。一般情况下，取指令占用PAB和PRDB；指令译码不占用任何程序和数据总线；取操作数占用DRAB和DRDB；指令执行包括将执行结果写回数据存储器，将占用DWAB和DWEB。可见，TMS320LF240x DSP独特的总线结构大大减少了流水线冲突，极大提高了指令的运行速度。
1. 2事件管理器模块
事件管理器模块提供了许多适用于运动控制和电机控制的功能。每个240x器件都包括两个事件管理器模块：EVA和EVB。每个事件管理器模块包括两个16位69通用定时器、比较单元、捕获单元、8个16位的脉宽调制(PWM)通道以及正交编码脉冲输入电路。它们能够实现：三相反相器控制；PWM的对称和非对称波形；编程的PWM死区控制以防止上下桥臂同时导通而引起短路。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、多级电机以及逆变器。
2 C0FF目标文件
TI公司汇编器所创建的目标文件采用的是一种称为COFF(Common Object File Format)的文件格式，即共同目标文件格式。目的是提高编程和程序执行的效率，同时也有利于使用TI公司的BIOS(Basic Input Output System)。
COFF文件格式的核心概念就是使用代码段、数据段编程，而不是指令或数据简单的顺序编写。代码段和数据段的概念不仅是现代软件编制的重要技术概念，同时也是嵌入式系统的重要编程技术。使用这种技术的优点是：程序具有良好的可读性；程序具有良好的可移植性；能与系统存储单元充分配合。
在COFF目标文件中，段(section)是其最小的单位。所谓“段”就是最终在TMS320 DSP的存储器映像中占据连续空间的一块代码或数据。这些段在目标文件中是相互独立的。由于大多数系统都包含有不同类型的存储器(ROM、RAM、EEPROM)，所以使用段可使用户更有效地利用目标存储器；所有段都能够独立进行重定位，因此可以将不同的段分配至不同类型的存储器中去。
通常，一个COFF目标文件中都包含三个缺省段：text段(通常包含可执行代码)、．data段(通常包含已初始化数据)和．bss段(通常为未初始化的数据保留所需的空间)。除了这三个缺省的段之外，编程人员可使用汇编器指示符(.sect和usect)自定义段。
TMS320LF240x DSP C编译器产生可重定位的数据段和代码段。这些段以不同方式分配到内存中，以满足不同的
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