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第1章 DSP概述1

1.1 DSP概述1

1.1.1 DSP的两种含义1

1.1.2 DSP芯片组成的数字信号处理系统结构2

1.2 DSP芯片的发展历程2

1.3 DSP芯片的主要应用领域3

1.4 DSP芯片的分类3

1.4.1 按数据格式分类3

1.4.2 按用途分类4

1.5 DSP芯片的主要特点4

1.5.1 高集成度5

1.5.2 低功耗5

1.5.3 高速度5

1.5.4 开发工具更加完善6

1.6 DSP芯片与单片机的关系6

1.6.1 DSP与MCU6

1.6.2 冯·诺伊曼结构与哈佛结构6

1.6.3 CISC与RISC6

1.6.4 DSP与单片机融合技术7

1.6.5 DSP与FPGA融合技术7

1.6.6 JTAG仿真接口7

1.7 数值运算基础8

1.7.1 二进制补码的定义8

1.7.2 二进制补码运算规则9

1.7.3 二进制补码运算溢出问题9

1.7.4 小数点定标与Q表示法12

1.7.5 二进制补码的真值13

1.7.6 二进制浮点数表示法13

1.7.7 二进制定点数位长扩展与符号扩展15

1.7.8 二进制定点数与十进制实数的转换公式15

1.7.9 16位二进制定点数与C语言int型变量之间的转换16

习题与思考题17

第2章 CPU结构和存储器配置20

2.1 TMS320LF2407A DSP结构20

2.1.1 TMS320LF2407A结构框图20

2.1.2 TMS320LF2407A引脚图22

2.1.3 TMS320LF2407A引脚功能23

2.2 TMS320LF2407A总线结构框图29

2.2.1 哈佛总线框图29

2.2.2 多存储器存取与双存取RAM31

2.3 TMS320LF2407A内部结构31

2.3.1 TMS320LF2407A CPU功能模块结构31

2.3.2 C2xx DSP内核结构图34

2.3.3 中央算术逻辑单元CALU及累加器ACC35

2.3.4 输入定标移位器36

2.3.5 输出定标移位器37

2.3.6 乘法器37

2.3.7 辅助寄存器算术单元ARAU与当前AR37

2.3.8 状态寄存器ST0和ST137

2.4 TMS320LF2407A存储器与I/O空间40

2.4.1 存储器映射图40

2.4.2 数据存储器与外设寄存器映射图44

2.4.3 I/O空间映射图47

2.4.4 外部程序存储器扩展技术47

2.4.5 数据存储器扩展技术50

2.4.6 I/O空间扩展技术50

2.5 程序地址控制51

2.5.1 程序地址生成器51

2.5.2 硬堆栈与微堆栈53

习题与思考题54

第3章 寻址方式与指令系统56

3.1 寻址方式56

3.1.1 立即寻址方式56

3.1.2 直接寻址方式57

3.1.3 间接寻址方式61

3.2 指令系统66

3.2.1 指令集分类与列表66

3.2.2 汇编指令详解72

3.2.3 汇编指令语法106

3.3 伪指令109

3.3.1 段定义伪指令109

3.3.2 初始化常数伪指令111

3.3.3 设置段程序计数器伪指令112

3.3.4 引用文件伪指令112

3.3.5 符号定义伪指令113

3.3.6 其他伪指令114

3.3.7 存储器分配伪指令114

3.3.8 段分配伪指令115

3.4 宏指令117

3.4.1 宏定义117

3.4.2 宏调用118

习题与思考题119

第4章 DSP程序结构与设计方法122

4.1 CC集成开发环境122

4.1.1 CC4.10的安装与配置122

4.1.2 主要菜单及功能介绍124

4.1.3 CC建立工程文件的步骤127

4.1.4 CC下工程文件设计结构129

4.2 DSP汇编源程序设计方法129

4.2.1 COFF公共目标文件格式129

4.2.2 链接器命令文件131

4.2.3 头文件132

4.2.4 模块化设计举例139

4.3 DSP C源程序设计方法147

4.3.1 C编译器运行支持库147

4.3.2 C编译器创建的段148

4.3.3 C源程序使用的链接器命令文件152

4.3.4 C标识符及数据类型153

4.3.5 C存储器模式153

4.3.6 C编译器寄存器使用约定157

4.3.7 函数结构和调用约定159

4.3.8 汇编语言与C语言接口规则161

4.3.9 中断服务C程序设计164

4.3.10 I/O变量C声明语句165

4.3.11 避免编译器优化volatile关键字166

4.4 C2xx常用C库函数176

4.4.1 通用实用程序库函数176

4.4.2 浮点数学运算库函数180

4.4.3 输入输出宏库函数186

4.4.4 字符功能库函数186

4.4.5 C库函数应用举例194

习题与思考题198

第5章 初始化配置与中断系统200

5.1 系统硬件配置结构200

5.2 系统配置寄存器201

5.2.1 系统控制与状态寄存器1201

5.2.2 系统控制与状态寄存器2203

5.2.3 器件标识号寄存器204

5.3 看门狗定时器控制寄存器205

5.3.1 看门狗定时器概述205

5.3.2 看门狗定时器工作原理205

5.3.3 看门狗控制寄存器208

5.3.4 WCDR初始化211

5.4 低功耗模式211

5.4.1 时钟域211

5.4.2 唤醒低功耗模式212

5.4.3 FLASH断电214

5.5 等待状态发生器控制寄存器214

5.5.1 用READY信号产生等待状态214

5.5.2 用等待状态发生器产生等待状态215

5.5.3 WSGR初始化216

5.6 中断源优先级和中断向量表216

5.7 外设中断扩展控制器219

5.7.1 中断层次220

5.7.2 中断请求结构221

5.7.3 中断应答221

5.8 中断向量221

5.8.1 假中断向量222

5.8.2 中断服务程序软件层次223

5.8.3 不可屏蔽中断223

5.8.4 全局中断使能位223

5.9 中断响应流程224

5.10 中断等待时间225

5.11 ISR代码实例225

5.12 CPU中断控制寄存器227

5.12.1 CPU中断标志寄存器227

5.12.2 CPU中断屏蔽寄存器228

5.13 外设中断寄存器229

5.13.1 外设中断向量寄存器229

5.13.2 外设中断请求寄存器0230

5.13.3 外设中断请求寄存器1231

5.13.4 外设中段请求寄存器2232

5.13.5 外设中断应答寄存器0232

5.13.6 外设中断应答寄存器1233

5.13.7 外设中断应答寄存器2234

5.14 复位和无效地址检测235

5.14.1 复位信号源235

5.14.2 上电复位电路235

5.14.3 无效地址检测236

5.15 外引脚中断控制寄存器236

5.15.1 外引脚中断1控制寄存器236

5.15.2 外引脚中断2控制寄存器237

5.16 锁相环时钟电路238

5.16.1 锁相环时钟模块电路238

5.16.2 外部滤波器电路239

5.16.3 外部参考晶振时钟240

5.16.4 外部参考振荡器时钟241

5.16.5 PLL旁路方式241

5.17 TMS320LF2407A公共初始化程序举例241

5.17.1 汇编源程序开头公共初始化程序241

5.17.2 C语言源程序开头公共初始化程序242

习题与思考题242

第6章 通用数字输入输出引脚244

6.1 通用I/O引脚寄存器概述244

6.2 I/O引脚复用控制寄存器245

6.2.1 I/O端口复用控制寄存器A245

6.2.2 I/O端口复用控制寄存器B246

6.2.3 I/O端口复用控制寄存器C247

6.3 数据和方向控制寄存器248

6.3.1 I/O端口A数据和方向控制寄存器248

6.3.2 I/O端口B数据和方向控制寄存器249

6.3.3 I/O端口C数据和方向控制寄存器250

6.3.4 I/O端口D数据和方向控制寄存器251

6.3.5 I/O端口E数据和方向控制寄存器252

6.3.6 I/O端口F数据和方向控制寄存器252

6.4 通用I/O端口配置实例253

6.5 通用I/O引脚应用举例255

6.5.1 通用I/O查询输入255

6.5.2 通用I/O引脚输出257

习题与思考题259

第7章 事件管理器260

7.1 事件管理器模块概述260

7.1.1 事件管理器结构261

7.1.2 事件管理器引脚262

7.1.3 功率驱动保护中断263

7.1.4 EV寄存器264

7.1.5 EV中断264

7.2 事件管理寄存器265

7.3 通用定时器267

7.3.1 通用定时器概述267

7.3.2 通用定时器计数操作273

7.3.3 通用定时器比较操作277

7.3.4 定时器控制寄存器280

7.3.5 通用定时器的PWM输出284

7.3.6 通用定时器复位285

7.4 比较单元285

7.4.1 比较单元概述285

7.4.2 比较单元寄存器287

7.4.3 比较单元中断292

7.4.4 比较单元复位292

7.5 比较单元与脉宽调制电路292

7.5.1 脉宽调制电路概述292

7.5.2 PWM波形发生器特征293

7.5.3 可编程死区单元293

7.6 用比较单元和PWM电路产生PWM波形297

7.6.1 PWM信号297

7.6.2 用事件管理器产生PWM输出298

7.6.3 PWM产生的寄存器设置298

7.6.4 非对称和对称PWM的产生298

7.7 空间向量PWM300

7.7.1 空间向量PWM理论概述300

7.7.2 用EV产生空间向量PWM波形302

7.8 捕获单元304

7.8.1 捕获单元特性304

7.8.2 捕获单元操作306

7.8.3 捕获控制寄存器306

7.8.4 捕获单元FIFO堆栈311

7.8.5 捕获中断311

7.9 正交编码器脉冲电路312

7.9.1 正交编码器脉冲引脚312

7.9.2 正交编码器脉冲电路时间基准312

7.9.3 正交编码器脉冲电路的解码313

7.9.4 正交编码器脉冲电路的计数314

7.9.5 正交编码器脉冲电路的寄存器设置314

7.10 事件管理器中断314

7.10.1 EV中断请求和服务315

7.10.2 事件管理器中断寄存器316

7.11 事件管理器应用实例326

7.11.1 事件管理器EVA的定时器1操作326

7.11.2 事件管理器的捕获单元操作328

7.11.3 事件管理器的QEP功能应用335

习题与思考题336

第8章 ADC、SCI、SPI外设模块338

8.1 ADC模块338

8.1.1 ADC特性与结构框图338

8.1.2 AD通道排序连续自动转换工作原理341

8.1.3 ADC控制寄存器与工作模式345

8.1.4 ADC工作管理356

8.1.5 排序转换期间的中断操作359

8.1.6 ADC时钟预定标360

8.1.7 ADC校准361

8.1.8 ADC转换时钟周期361

8.1.9 ADC模块初始化实例362

8.1.10 A/D转换C实验程序设计364

8.2 串行通信接口367

8.2.1 串行通信接口的结构367

8.2.2 可编程的数据格式370

8.2.3 SCI多处理器通信371

8.2.4 SCI通信模式374

8.2.5 串行通信接口中断376

8.2.6 SCI波特率计算377

8.2.7 SCI模块寄存器378

8.2.8 串行通信实例程序386

8.3 串行外设接口390

8.3.1 串行外设接口的物理描述390

8.3.2 SPI模块寄存器概述392

8.3.3 SPI操作393

8.3.4 SPI中断395

8.3.5 数据格式396

8.3.6 SPI波特率和时钟模式397

8.3.7 SPI复位初始化399

8.3.8 SPI数据传送实例399

8.3.9 SPI控制寄存器400

8.3.10 SPI串行通信实例407

习题与思考题409

第9章 CAN控制器411

9.1 CAN总线技术概述411

9.2 CAN总线ISO/OSI参考模型412

9.2.1 数据链路层413

9.2.2 物理层413

9.3 CAN控制器模块414

9.3.1 CAN控制器模块结构框图414

9.3.2 CAN控制器模块内存映射415

9.4 邮箱和信息对象417

9.4.1 信息对象417

9.4.2 邮箱布局417

9.4.3 信息缓冲器419

9.4.4 写访问邮箱RAM419

9.4.5 发送邮箱420

9.4.6 接收邮箱420

9.4.7 远程帧处理420

9.4.8 邮箱配置422

9.4.9 CAN接收滤波器422

9.5 CAN控制寄存器423

9.5.1 邮箱方向／使能寄存器423

9.5.2 发送控制寄存器424

9.5.3 接收控制寄存器425

9.5.4 主控制寄存器427

9.5.5 位配置寄存器428

9.6 CAN状态寄存器431

9.6.1 错误状态寄存器431

9.6.2 全局状态寄存器432

9.6.3 错误计数寄存器433

9.7 CAN中断逻辑434

9.7.1 CAN中断标志寄存器434

9.7.2 CAN中断屏蔽寄存器435

9.8 CAN初始化配置437

9.9 低功耗和挂起模式437

9.9.1 低功耗模式437

9.9.2 挂起模式438

9.10 CAN模块扩展硬件接口439

9.10.1 接口驱动器件的选择439

9.10.2 CAN物理接口440

9.11 CAN通信实例440

习题与思考题445

第10章 数字信号处理算法的DSP实现447

10.1 DIT-FFT基本原理447

10.1.1 DIT-FFT算法448

10.1.2 基2 DIT-FFT微机算法实现454

10.2 数字滤波器设计基础477

10.2.1 数字滤波器的正馈元件符号477

10.2.2 数字滤波器的反馈元件符号478

10.2.3 滤波器原理与分类478

10.2.4 FIR滤波器的DSP实现482

10.2.5 IIR滤波器的DSP实现497

10.2.6 FIR滤波器与IIR滤波器比较506

习题与思考题507

第11章 DSP在高爆开关微机保护系统中的应用508

11.1 基于DSP高爆开关微机保护系统硬件结构508

11.1.1 交流采样层508

11.1.2 DSP主控制层509

11.1.3 I/O层509

11.2 基于DSP的电力参数测量算法510

11.2.1 交流采样电参量测量模型510

11.3 基于DSP+CPLD控制接口可靠性设计516

11.3.1 高爆开关微机保护系统可靠性分析516

11.3.2 基于DSP+CPLD状态机控制接口设计518

11.4 SPI接口与ZLG7289串行LED显示器接口设计521

11.4.1 串行LED控制器ZLG7289A521

11.4.2 ZLG7289A与DSP的SPI硬件接口529

11.4.3 ZLG7289A与DSP的SPI软件接口设计530

11.5 DSP与幻影实时时钟芯片DS1315的接口设计538

11.5.1 DS1315引脚与特性539

11.5.2 DS1315工作方式540

11.5.3 DS1315存取时序分析541

11.5.4 DS1315内部结构和8个模式字542

11.5.5 DS1315时间寄存器543

11.5.6 DS1315的SRAM掉电保护544

11.5.7 DS1315读写子程序流程图设计544

11.5.8 DS1315读写DSP例程546

第12章 TMS320LF240xA引导ROM程序——协议与接口551

12.1 引导ROM程序概述551

12.2 协议定义554

12.2.1 SPI同步传输协议和数据格式554

12.2.2 SCI异步传输协议和数据格式555

参考文献564