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1、 第1章 芯片结构与性能概述TMS320C2000系列是美国TI公司推出的最正确测控应用的定点DSP芯片，其主流产品分为四个系列：C20x、C24x、C27x和C28x。C20x可用于通信设备、数字相机、嵌入式家电设备等；C24x主要用于数字马达控制、电机控制、工业自动化、电力转换系统等。近年来，TI公司又推出了具有更高性能的改良型C27x和C28x系列芯片，进一步增强了芯片的接口能力和嵌入功能，从而拓宽了数字信号处理器的应用领域。TMS320C28x系列是TI公司最新推出的DSP芯片，是目前国际市场上最先进、功能最强大的32位定点DSP芯片。它既具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力
2、和嵌入式控制功能，特别适用于有大批量数据处理的测控场合，如工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪器仪表与电机、马达伺服控制系统等。本章将介绍TMS320C28x系列芯片的结构、性能与特点，并给出该系列芯片的引脚分布与引脚功能。1.1 TMS320C28x系列芯片的结构与性能C28x系列的主要片种为TMS320F2810和TMS320F2812。两种芯片的差异是：F2812含128K16位的片Flash存储器，有外部存储器接口，而F2810仅有64K16位的片Flash存储器，且无外部存储器接口。其硬件特征如表1-1所示。表1-1 硬件特征特征F2810F2812指令周期150MHz6.67
3、ns6.67nsSRAM16位/字18K18K3.3V片Flash16位/字64K128K片Flash/SRAM的密钥有有Boot ROM有有掩膜ROM有有外部存储器接口无有事件管理器A和BEVA和EVBEVA、EVBEVA、EVB *通用定时器44 *比拟存放器/脉宽调制1616 *捕获/正交解码脉冲电路6/26/2看门狗定时器有有12位的ADC有有 *通道数1616续表特征F2810F281232位的CPU定时器33串行外围接口有有串行通信接口SCIA和BSCIA、SCIBSCIA、SCIB控制器局域网络有有多通道缓冲串行接口有有数字输入/输出引脚共享有有外部中断源33供电电压核心电压1.
4、8VI/O电压3.3V核心电压1.8VI/O电压3.3V封装128针PBK179针GHH，176针PGF温度选择A：-40 +85S：-40 +125PBK仅适用于TMSPGF和GHH仅适用于TMS产品状况产品预览PP高级信息AI产品数据PDAITMPAITMP注：“S是温度选择-40 +125的特征化数据，仅对TMS是适用的。产品预览PP：在开发阶段的形成和设计中与产品有关的信息，特征数据和其他规格是设计的目标。TI保存了正确的东西，更换或者终止了一些没有注意到的产品。高级信息AI：在开发阶段的取样和试制中与新产品有关的信息，特征数据和其他规格用以改变那些没有注意到的东西。产品数据PD：是当
5、前公布的数据信息，产品遵守TI的每项标准保修规格，但产品加工不包括对所有参数的测试。TMP：最终的硅电路小片，它与器件的电气特性相一致，但是没有进展全部的品质和可靠性检测。C28x系列芯片的主要性能如下。1高性能静态CMOSStatic CMOS技术l 150MHz时钟周期6.67nsl 低功耗核心电压1.8V，I/O口电压3.3Vl Flash编程电压3.3V2JTAG边界扫描Boundary Scan支持3高性能的32位中央处理器TMS320C28xl 16位16位和32位32位乘且累加操作l 16位16位的两个乘且累加l 哈佛总线结构Harvard Bus Architecturel 强
6、大的操作能力l 迅速的中断响应和处理l 统一的存放器编程模式l 可达4兆字的线性程序地址l 可达4兆字的数据地址l 代码高效用C/C+或汇编语言l 与TMS320F24x/LF240x处理器的源代码兼容4片存储器l 8K16位的Flash存储器l 1K16位的OTP型只读存储器l L0和L1：两块4K16位的单口随机存储器SARAMl H0：一块8K16位的单口随机存储器l M0和M1：两块1K16位的单口随机存储器5根只读存储器Boot ROM4K16位l 带有软件的Boot模式l 标准的数学表6外部存储器接口仅F2812有l 有多达1MB的存储器l 可编程等待状态数l 可编程读/写选通计数
7、器Strobe Timingl 三个独立的片选端7时钟与系统控制l 支持动态的改变锁相环的频率l 片振荡器l 看门狗定时器模块8三个外部中断9外部中断扩展PIE模块l 可支持96个外部中断，当前仅使用了45个外部中断10128位的密钥Security Key/Lockl 保护Flash/OTP和L0/L1 SARAMl 防止ROM中的程序被盗113个32位的CPU定时器12马达控制外围设备l 两个事件管理器EVA、EVBl 与C240兼容的器件13串口外围设备l 串行外围接口SPIl 两个串行通信接口SCIs，标准的UARTl 改良的局域网络eCANl 多通道缓冲串行接口McBSP和串行外围接
8、口模式1412位的ADC，16通道l 28通道的输入多路选择器l 两个采样保持器l 单个的转换200nsl 单路转换60ns15最多有56个独立的可编程、多用途通用输入/输出GPIO引脚16高级的仿真特性l 分析和设置断点的功能l 实时的硬件调试17开发工具l ANSI C/C+编译器/汇编程序/连接器l 支持TMS320C24x/240x的指令l 代码编辑集成环境l DSP/BIOSl JTAG扫描控制器TI或第三方的l 硬件评估板18低功耗模式和节能模式l 支持空闲模式、等待模式、挂起模式l 停止单个外围的时钟19封装方式l 带外部存储器接口的179球形触点BGA封装l 带外部存储器接口的
9、176引脚低剖面四芯线扁平LQFP封装l 没有外部存储器接口的128引脚贴片正方扁平PBK封装20温度选择l A：-40+85l S：-40 +125C28x系列芯片的功能框图如图1-1所示。代码保护的模块图1-1 C28x功能框图注：+ 器件上提供96个中断，45个可用；+ XINTF在F2810上不可用。1.2 引脚分布与引脚功能TMS320F2812芯片的封装方式为179引脚GHH球形网格阵列BGABall Grid Array封装和176引脚PGF低剖面四芯线扁平LQFPLow-profile Quad封装，其引脚分布分别如图1-2BGA封装底视图和图1-3LQFP封装顶视图所示。TM
10、S320F2810芯片的封装方式为128引脚PBK LQFP封装，其引脚分布情况如图1-4顶视图所示。表1-2详细描述了芯片F2810和F2812的引脚功能与信号情况。所有输入引脚的电平均与TTL兼容；所有引脚的输出均为3.3VCMOS电平；输入不能承受5V电压；上拉电流/下拉电流均为100A。所有引脚的输出缓冲器驱动能力有输出功能的典型值是4mA。图1-2 179引脚BGA封装底视图图1-3 176引脚LQFP封装顶视图图1-4 128引脚PBK封装顶视图表1-2 引脚功能和信号情况名字引脚号I/O/ZPU/PDS说 明179针GHH封装176针PGF封装128针PBK封装XINTF信号只限
11、于F2812XA18D7158O/ZXA17B7156O/ZXA16A8152O/ZXA15B9148O/ZXA14A10144O/ZXA13E10141O/ZXA12C11138O/Z19位地址总线XA11A14132O/ZXA10C12130O/ZXA9D14125O/ZXA8E12125O/ZXA7F12121O/ZXA6G14111O/ZXA5H13108O/ZXA4J12103O/ZXA3M1185O/ZXA2N1080O/ZXA1M243O/ZXA0G518O/ZXD15A9147I/O/ZPU16位数据总线XD14B11139I/O/ZPUXD13J1097I/O/ZPUXD12
12、L1496I/O/ZPUXD11N974I/O/ZPUXD10L973I/O/ZPUXD9M868I/O/ZPUXD8P765I/O/ZPUXD7L554I/O/ZPUXD6L339I/O/ZPUXD5J536I/O/ZPUXD4K333I/O/ZPUXD3J330I/O/ZPUXD2H527I/O/ZPUXD1H324I/O/ZPUXD0G321I/O/ZPU续表名字引脚号I/O/ZPU/PDS说 明179针GHH封装176针PGF封装128针PBK封装XINTF信号仅F2812XMP/F117IPU可选择微处理器/微计算机模式。可以在两者之间切换。为高电平时外部接口上的区域7有效，为低电平
13、时区域7无效，可使用片的Boot ROM功能。复位时该信号被锁存在XINTCNF2存放器中，通过软件可以修改这种模式的状态。此信号是异步输入，并与XTIMCLK同步E7159IPU外部DMA保持请求信号。为低电平时请求XINTF释放外部总线，并把所有的总线与选通端置为高阻态。当对总线的操作完成且没有即将对XINTF进展访问时，XINTF释放总线。此信号是异步输入并与XTIMCLK同步K1082O/Z外部DMA保持确认信号。当XINTF响应的请求时呈低电平，所有的XINTF总线和选通端呈高阻态。和信号同时发出。当有效低时外部器件只能使用外部总线P144O/ZXINTF区域0和区域1的片选，当访问
14、XINTF区域0或1时有效低P1388O/ZXINTF区域2的片选。当访问XINTF区域2时有效低B13133O/ZXINTF区域6和7的片选。当访问区域6或7时有效低N1184O/Z写有效。有效时为低电平。写选通信号是每个区域操作的根底，由XTIMINGx存放器的前一周期、当前周期和后一周期的值确定M342O/Z读有效。低电平读选通。读选通信号是每个区域操作的根底，由XTIMINGx存放器的前一周期、当前周期和后一周期的值确定。注意：和是互斥信号XR/N451O/Z通常为高电平，当为低电平时表示处于写周期，当为高电平时表示处于读周期续表名字引脚号I/O/ZPU/PDS说 明179针GHH封装
15、176针PGF封装128针PBK封装XREADYB6161IPU数据准备输入，被置1表示外设已为访问做好准备。XREADY可被设置为同步或异步输入。在同步模式中，XINTF接口块在当前周期完毕之前的一个XTIMCLK时钟周期要求XREADY有效。在异步模式中，在当前的周期完毕前XINTF接口块以XTIMCLK的周期作为周期对XREADY采样3次。以XTIMCLK频率对XREADY的采样与XCLKOUT的模式无关JTAG和其他信号X1/XCLKINK97758I振荡器输入/部振荡器输入，该引脚也可以用来提供外部时钟。28x能够使用一个外部时钟源，条件是要在该引脚上提供适当的驱动电平，为了适应1.
16、8V核数字电源VDD，而不是3.3V的I/O电源VDDIO。可以使用一个嵌位二极管去嵌位时钟信号，以保证它的逻辑高电平不超过VDD1.8V或1.9V或者去使用一个1.8V的振荡器X2M97657I振荡器输出XCLKOUTF1111987O源于SYSCLKOUT的单个时钟输出，用来产生片和片外等待状态，作为通用时钟源。XCLKOUT与SYSCLKOUT的频率或者相等，或是它的1/2，或是1/4。复位时XCLKOUT = SYSCLKOUT/4TESTSELA1313497IPD测试引脚，为TI保存，必须接地D6160113I/OPU器件复位输入与看门狗复位输出。器件复位，XRS使器件终止运行，P
17、C指向地址0x3F FFC0注：0#X #中的0x指出后面的数是十六进制数。例如0x3F FFC0=3FFFC0h当XRS为高电平时，程序从PC所指出的位置开始运行。当看门狗产生复位时，DSP将该引脚驱动为低电平，在看门狗复位期间，低电平将持续512个XCLKIN周期。该引脚的输出缓冲器是一个带有部上拉典型值100mA的开漏缓冲器，推荐该引脚应该由一个开漏设备去驱动TEST1M76751I/O测试引脚，为TI保存，必须悬空TEST2N76650I/O测试引脚，为TI保存，必须悬空续表名字引脚号I/O/ZPU/PDS说 明179针GHH封装176针PGF封装128针PBK封装B1213598IP
18、D有部上拉的JTAG测试复位。当它为高电平时扫描系统控制器件的操作。假设信号悬空或为低电平，器件以功能模式操作，测试复位信号被忽略注意：在上不要用上拉电阻。它部有上拉部件。在强噪声的环境中需要使用附加上拉电阻，此电阻值根据调试器设计的驱动能力而定。一般取22k即能提供足够的保护。因为有了这种应用特性，所以使得调试器和应用目标板都有适宜且有效的操作TCKA1213699IPUJTAG测试时钟，带有部上拉功能TMSD1312692IPUJTAG测试模式选择端，有部上拉功能，在TCK的上升沿TAP控制器计数一系列的控制输入TDIC1313196IPU带上拉功能的JTAG测试数据输入端。在TCK的上升
19、沿，TDI被锁存到选择存放器、指令存放器或数据存放器中TDOD1212793O/ZJTAG扫描输出，测试数据输出。在TCK的下降沿将选择存放器的容从TDO移出EMU0D11137100I/O/ZPU带上拉功能的仿真器I/O口引脚0，当为高电平时，此引脚用作中断输入。该中断来自仿真系统，并通过JTAG扫描定义为输入/输出EMU1C9146105I/O/ZPU仿真器引脚1，当为高电平时，此引脚输出无效，用作中断输入。该中断来自仿真系统的输入，通过JTAG扫描定义为输入/输出ADC模拟输入信号ADCINA7B5167119I采样/保持A的8通道模拟输入。在器件未上电之前ADC引脚不会被驱动ADCIN
20、A6D5168120IADCINA5E5169121IADCINA4A4170122IADCINA3B4171123IADCINA2C4172124IADCINA1D4173125IADCINA0A3174126I续表名字引脚号I/O/ZPU/PDS说 明179针GHH封装176针PGF封装128针PBK封装ADCINB7F599I采样/保持B的8通道模拟输入。在器件未上电之前ADC引脚不会ADCINB6D188IADCINB5D277IADCINB4D366IADCINB3C155IADCINB2B144IADCINB1C333IADCINB0C222IADCREFPE21111OADC参考
21、电压输出2V。需要在该引脚上接一个低ESR50m1.5的10F瓷旁路电容，另一端接至模拟地ADCREFME41010OADC参考电压输出1V。需要在该引脚上接一个低ESR50m1.5的10F瓷旁路电容，另一端接至模拟地ADCRESE-XTF21616OADC外部偏置电阻24.9kADCBGREFNE6164116I测试引脚，为TI保存，必须悬空AVSSREFBGE31212IADC模拟地AVDDREFBGE11313IADC模拟电源3.3VADCLOB3175127I普通低侧模拟输入VSSA1F31515IADC模拟地VSSA2C5165117IADC模拟地VDDA1F41414IADC模拟电
22、源3.3VVDDA2A5166118IADC模拟电源3.3VVSS1C6163115IADC数字地VDD1A6162114IADC数字电源1.8VVDDAIOB211I/O模拟电源3.3VVSSAIOA2176128I/O模拟地电源信号VDDH123201.8V或1.9V核心数字电源VDDL13729VDDP55642VDDP97556VDDP1263VDDK1210074VDDG1211282VDDC1411282VDDB10143102VDDC8154110续表名字引脚号I/O/ZPU/PDS说 明179针GHH封装176针PGF封装128针PBK封装VSSG41917核和数字I/O地VS
23、SK13226VSSL23826VSSP45239VSSK658VSSP87053VSSM107859VSSL118662VSSK139973VSSJ14105VSSG13113VSSE1412088VSSB1412995VSSD10142VSSC10103VSSB8153109VDDAIOB211I/O模拟电源3.3VVSSAIOA2176128I/O口模拟地VDDIOJ43125I/O数字电源3.3VVDDIOL76449VDDIOL1081VDDION14VDDIOG1111483VDDIOE9145104VDD3VLN86952Flash核电源3.3V，上电后所有时间都应将该引脚接至3
24、.3V通用输入/输出GPIO或外围信号GPIOA或EVA信号GPIOA0PWM1OM129268I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚1GPIOA1PWM2OM149369I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚2GPIOA2PWM3OL129470I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚3GPIOA3PWM4OL139571I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚4GPIOA4PWM5OK119872I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚5GPIOA5PWM6OK1410175I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚6GPIOA6T1PWM-T1CMPJ1110276I/O/ZPUGPIO或定时器1
25、输出1续表名字引脚号I/O/ZPU/PDS说 明179针GHH封装176针PGF封装128针PBK封装GPIOA7T2PWM_T2CMPJ1310477I/O/ZPUIGPIO或定时器2输出2GPIOA8CAP1_QEP1IH1010678I/O/ZPUIGPIO或捕获输入1GPIOA9CAP2_QEP2IF1110779I/O/ZPUGPIO或捕获输入2GPIOA10CAP3_QEPI1IF1210980I/O/ZPUGPIO或捕获输入3GPIOA11TDIRAIF1411685I/OZPUGPIO或计数器方向GPIOA12TCKINA1F1311786I/O/ZPUGPIO 或计数器时钟输
26、入GPIOA13IE1312289I/O/ZPUGPIO或比拟器1输出GPIOA14IE1112390I/O/ZPUGPIO或比拟器2输出GPIOA15IF1012491I/O/ZPUGPIO或比拟器3输出GPIOB或EVB信号GPIOB0PWM7ON24533I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚7GPIOB1PWM8OP24634I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚8GPIOB2PWM9ON34735I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚9GPIOB3PWM10OP34836I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚10GPIOB4PWM11OL44937I/O/ZPUGPIO或PWM输出引
27、脚11GPIOB5PWM12OM45038I/O/ZPUGPIO或PWM输出引脚12GPIOB6T3PWM_T3CMPK55340I/O/ZPUGPIO或定时器3输出GPIOB7T4PWM_T4CMPN55541I/O/ZPUGPIO或定时器4输出GPIOB8CAP4_QEP3IM55743I/O/ZPUGPIO或捕获输入#4GPIOB9CAP5_QEP4IM65944I/O/ZPUGPIO或捕获输入#5GPIOB10CAP6_QEPI2IP66045I/O/ZPUGPIO或捕获输入#6GPIOB11TDIRBIL87154I/O/ZPUGPIO或定时器方向GPIOB12TCLKINBIK87
28、255I/O/ZPUGPIO或定时器时钟输入GPIOB13IN66146I/O/ZPUGPIO或比拟器4输出GPIOB14IL66247I/O/ZPUGPIO或比拟器5输出GPIOB15IK76348I/O/ZPUGPIO或比拟器6输出GPIOD或EVA信号GPIOD0IH1411081I/O/ZPU定时器1比拟输出GPIOD1/IG1011584I/O/ZPU定时器2比拟输出或EV-A开启外部AD转换输出GPIOD或EVB信号GPIOD5IP107960I/O/ZPU定时器3比拟输出GPIOD6/IP118361I/OZPU定时器4比拟输出或EV-B开启外部AD转换输出续表名字引脚号I/O/
29、ZPU/PDS说 明179针GHH封装176针PGF封装128针PBK封装GPIOE或中断信号GPIOE0XINT_ID9149106I/O/Z通用I/O或XINT1或核心输入GPIOE1XINT2_ADCSOCID8151108I/O/ZPUGPIO或XINT2或开始AD转换GPIOE2XNMI_XINT13IE8150107I/O/ZPUGPIO或XNMI或XINT13GPIOF或串行外围接口SPI信号GPIOF0SPISIMOAOM14031I/O/ZGPIO或SPI从动输入，主动输出GPIOF1SPISOMIAIN14132I/O/ZGPIO或SPI从动输出，主动输入GPIOF2SPI
30、CLKAI/OK23427I/O/ZGPIO或SPI时钟GPIOF3SPISTEAI/OK43528I/O/ZGPIO或SPI从动传送使能GPIOF或串行通信接口ASCI-A信号GPIOF4SCITXDAOC7155111I/O/ZPUGPIO或SCI异步串行口发送数据GPIOF5SCIRXDAIA7157112I/O/ZPUGPIO或SCI异步串行口接收数据GPIOF6CANTXAON128764I/O/ZPUGPIO或eCAN发送数据GPIOF7CANRXAIN138965I/O/ZPUGPIO或eCAN接收数据GPIOF或多通道缓冲串行口McBSP信号GPIOF8MCLKXAI/OJ12
31、823I/O/ZPUGPIO或发送时钟GPIOF9MCLKRAI/OH22521I/O/ZPUGPIO或接收时钟GPIOF10MFSXAI/OH42622I/O/ZPUGPIO或发送帧同步信号GPIOF11MSXRAI/OJ22924I/O/ZPUGPIO或接收帧同步信号GPIOF12MDXAOG12219I/O/ZGPIO或发送串行数据GPIOF13MDRA1G22018I/O/ZPUGPIO或接收串行数据GPIOF或XF CPU输出信号GPIOF14XF_OA11140101I/O/ZPU此引脚有3个功能：1XF通用输出引脚2XPLLDIS复位期间此引脚被采样以检查锁相环PLL是否不使能，假设该引脚采样为低，PLL将不被使能。此时，不能使用HALT和STANDBY模式3GPIO通用输入/输出功能GPIOG或串行通信接口BSCI-B信号GPIOG4SCITXDBOP149066I/O/ZGPIO或SCI异步串行口发送数据端GPIOG5SCIRXDBIM139167I/O/ZGPIO或SCI异步串行口接收数据端注： 除了TDO，CLKOUT，XF，XINTF，EMU0与EMU1引脚之外，所有引脚的输出缓冲器驱动能力有输出功能的典型值是4mA。I：输入；O：输出；Z：高阻态。PU：引脚有上拉功能；PD：引脚有下拉功能。15 / 16
