TMS320F281x与TMS320C281x DSPs：功能特性与应用指南

在电子设计领域，数字信号处理器（DSP）扮演着至关重要的角色。今天我们要深入探讨的是德州仪器（TI）推出的TMS320F281x和TMS320C281x系列DSP，它们为各种控制应用提供了高度集成且高性能的解决方案。

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1. 产品概述

TMS320F281x和TMS320C281x系列包括TMS320F2810、TMS320F2811、TMS320F2812、TMS320C2810、TMS320C2811和TMS320C2812等型号。这些设备属于TMS320C28x™ DSP一代，适用于要求苛刻的控制应用，具备丰富的功能和特性。

1.1 主要特性

• 高性能静态CMOS技术：运行频率可达150 MHz（周期时间6.67 ns），采用低功耗设计，135 MHz时核心电压为1.8 V，150 MHz时为1.9 V，I/O电压为3.3 V。
• 高性能32位CPU：支持16 x 16和32 x 32 MAC操作、16 x 16双MAC，采用哈佛总线架构，具备原子操作、快速中断响应和处理能力，拥有统一的内存编程模型，4M线性程序/数据地址范围，代码在C/C++和汇编语言中都具有高效性，并且与TMS320F24x/LF240x处理器源代码兼容。
• 片上内存：
  • Flash设备：F2812和F2811包含128K x 16的嵌入式闪存，F2810有64K x 16的嵌入式闪存。
  • ROM设备：C2812和C2811包含128K x 16的ROM，C2810有64K x 16的ROM。
  • 其他内存：包括1K x 16 OTP ROM、L0和L1各4K x 16的单访问RAM（SARAM）、H0为8K x 16 SARAM、M0和M1各1K x 16 SARAM。
• 引导ROM：工厂编程有引导加载软件，可根据GPIO引脚选择引导模式，还包含标准数学表，如SIN/COS波形。
• 外部接口（仅2812）：超过1M x 16的总内存，可编程等待状态和读写选通时序，有三个独立的芯片选择。
• 时钟和系统控制：支持动态PLL比率更改，片上振荡器，看门狗定时器模块。
• 中断管理：三个外部中断，外设中断扩展（PIE）块支持45个外设中断。
• 32位CPU定时器：有三个32位CPU定时器，其中定时器2保留给DSP/BIOS使用。
• 安全特性：128位安全密钥/锁，保护Flash/ROM/OTP和L0/L1 SARAM，防止固件逆向工程。
• 电机控制外设：两个事件管理器（EVA，EVB），与240xA设备兼容。
• 串行端口外设：包括串行外设接口（SPI）、两个串行通信接口（SCIs）、增强型控制器区域网络（eCAN）、多通道缓冲串行端口（McBSP）。
• 12位ADC：16通道，2 x 8通道输入多路复用器，两个采样保持单元，支持单/同时转换，快速转换速率为80 ns/12.5 MSPS。
• 通用I/O：多达56个通用I/O（GPIO）引脚。
• 高级仿真特性：分析和断点功能，通过硬件进行实时调试。
• 低功耗模式：支持IDLE、STANDBY、HALT模式，可禁用单个外设时钟。
• 封装选项：179 - 球MicroStar BGA™（GHH，ZHH）、176 - 引脚低轮廓四方扁平封装（LQFP）（PGF）、128 - 引脚LQFP（PBK）。
• 温度选项：A： - 40°C至85°C；S： - 40°C至125°C；Q： - 40°C至125°C（Q100资格）。

2. 功能概述

2.1 内存映射

不同型号的设备具有不同的内存映射，如F2812/C2812、F2811/C2811、F2810/C2810等。内存块包括Flash、ROM、SARAM等，各区域有不同的等待状态要求，用户可根据需求进行配置。例如，M0和M1 SARAMs为0 - 等待状态，Flash（或ROM）可编程，最小0 - 等待状态。

2.2 模块描述

• C28x CPU：是TMS320C2000™ DSP平台的新成员，与24x/240x DSP设备源代码兼容，是高效的C/C++引擎，能高效处理DSP数学任务和系统控制任务，具备32 x 32位MAC能力和64位处理能力，快速中断响应和自动上下文保存功能。
• 内存总线（哈佛总线架构）：采用多总线结构，包括程序读取总线、数据读取总线和数据写入总线，支持单周期32位操作，可在单周期内完成指令获取、数据读取和数据写入。
• 外设总线：采用外设总线标准，支持16位和32位访问，方便外设在不同TI DSP家族设备之间迁移。
• 实时JTAG和分析：实现标准IEEE 1149.1 JTAG接口，支持实时操作，可在处理器运行时修改内存、外设和寄存器内容，还提供特殊分析硬件，可设置硬件断点或数据/地址观察点。
• 外部接口（XINTF，仅2812）：异步接口，由19个地址线、16个数据线和三个芯片选择线组成，五个外部区域可独立编程等待状态和选通信号时序，实现与外部存储器和外设的无缝接口。
• Flash（仅F281x）：F2812和F2811包含128K x 16的嵌入式闪存，F2810有64K x 16的嵌入式闪存，用户可单独擦除、编程和验证闪存扇区，支持特殊内存流水线以提高性能。
• ROM（仅C281x）：C2812和C2811包含128K x 16的ROM，C2810有64K x 16的ROM，还有一个1K x 16的ROM块取代了闪存设备中的OTP内存。
• M0，M1 SARAMs：所有C28x设备都包含两个1K x 16的单访问内存块，栈指针在复位时指向M1块的开始位置。
• L0，L1，H0 SARAMs：F281x和C281x包含额外的16K x 16单访问RAM，分为三个块（4K + 4K + 8K），可独立访问，映射到程序和数据空间。
• 引导ROM：包含引导加载软件，根据GPIO引脚选择引导模式，还包含标准数学表。
• 安全：支持高级安全功能，通过128位密码保护闪存/ROM/OTP和L0/L1 S