25. Цсп семейства tms320c2000. Структура, основные характеристики.

Контроллеры семейства C2000

Цифровые сигнальные процессоры TMS320C24x™

Архитектура

Обладая производительностью до 40 MIPS, 16-битные контроллеры семейства C24x™ позволяют реализовывать различные алгоритмы управления. Набор однотактовых инструкций обеспечивает быстрое выполнение сложных математических вычислений в режиме реального времени, а гарвардская архитектура имеет ряд удобств при использовании векторной математики, часто используемой в задачах промышленной автоматизации. Модернизированная гарвардская архитектура контроллеров C24x обеспечивает максимальную скорость обработки данных благодаря наличию раздельных шин для программы и данных, позволяя одновременно читать данные и программные инструкции. Передача данных между двумя пространствами поддерживается программно.

Высокопроизводительная организация памяти

Архитектура памяти контроллеров семейства C24x позволяет загружать коэффициенты из программной памяти непосредственно в ОЗУ, исключая необходимость в дополнительном ПЗУ для коэффициентов. Эта особенность, совместно с 4-уровневым конвейером, позволяет контроллерам семейства C24x выполнять большинство инструкций за один цикл.

Особенность DRAM-памяти, позволяющей осуществить две операции за один цикл, совмещённая с параллельной архитектурой обеспечивает контроллерам C24x возможность выполнять три одновременных операции с памятью за один машинный цикл.

Представители семейства C24x обладают различным набором встроенных типов памяти, включающих однопортовое ОЗУ, ПЗУ и Flash-память. Все представители семейства изготавливаются по субмикронной комплементарной КМОП-технологии с пятью металлизациями.

Периферийные устройства

Платформа TMS320C2000™ обладает высокой степенью интеграции периферийных устройств, свойственной микроконтроллерам и используемой для обработки смешанных сигналов, с высокой производительностью ядра цифрового сигнального процессора (DSP), встроенной перепрограммируемой flash-памятью, прецизионными аналоговыми, цифровыми и коммуникационными периферийными устройствами. Такой уровень интеграции упрощает разработки и удешевляет их, позволяя реализовывать однокристальные решения.

Flash-память

Модуль Flash-памяти с варьируемым объёмом от 16 to 256КБ позволяет разработчику многократно изменять программу в контроллере, в том числе и непосредственно в готовом изделии. Возможность перепрограммирования Flash-памяти обеспечивает максимальную лёгкость и удобство обновления программных версий приборов.

Flash-память контроллеров семейства C2000™ разбита на секторы, что позволяет пользователю программировать лишь часть памяти, не осуществляя предварительного полного стирания. Кроме этого, контроллеры семейства C2000™ обладают уникальной возможностью защиты кода 32-х или 64-битным паролем.

Модуль обработчика событий (Event Manager)

Таймеры/Регистры сравнения позволяют снизить до минимума программную загрузку ядра при операциях измерений длительности, периодических выборок и генерации сигналов ШИМ

Программируемое "мёртвое время" позволяет избавиться от внешних цепей его формирования

Регистры захвата и квадратурных демодуляторов дают возможность отказаться от внешних ИС обработки сигналов с датчиков

Прерывание PDP позволяет защитить внешние силовые устройства при системных сбоях

Последовательный интерфейс связи (SCI-UART)

Асинхронный формат связи (NRZ)

Программируемая скорость обмена

Программируемая длина данных от 1 до 8 бит

Программируемое число стоп-бит (1 или 2)

Флаги ошибок: чётность, переполнение, ошибки фреймов и пауз и т.д.

Два мультипроцессорных режима: освобождение шины (Idle Line Wake-Up) и обработка адресного бита (Address Bit Wake-Up)

Полнодуплексный и полудуплексный режим

Двойная буферизация регистров приёма и передачи (в устройствах семейства 24X) и 16-уровневый буфер приёма/передачи в устройствах семейства C28X

Раздельные прерывания на приём и передачу

Раздельные биты разрешения прерываний на приём и передачу

Последовательный периферийный интерфейс (SPI)

Высокоскоростной 16-битный программируемый последовательный интерфейс (1-8 бит в устройствах семейства F/C240)

Синхронный порт приёма/передачи

Ведущий либо ведомый (Master/ Slave) режим

Работа в 3-выводном либо 4-выводном режиме

Поддержка мультипроцессорного обмена данными

Управление фазой и полярностью сигнала тактирования SPI

26. ЦСП семейства TMS320C2000. Организация памяти. Интерфейс внешней памяти.

27. ЦСП семейства TMS320C2000. Подсистема прерываний.

28. ЦСП семейства TMS320C2000. Подсистема тактирования, модуль PLL.

29. ЦСП семейства TMS320C2000. Менеджер событий.

30. ЦСП семейства TMS320C2000. Модуль АЦП.

31. ЦСП семейства TMS320C2000. Многоканальный буферизированный последовательный порт.

32. ЦСП семейства TMS320C2000. Модули SPI и SCI.

33. ЦСП семейства TMS320C6000. Структура, основные характеристики.

34. ЦСП семейства TMS320C6000. Организация памяти. Интерфейс внешней памяти.

35. ЦСП семейства TMS320C6000. Многоканальный последовательный аудио порт.

36. Интерфейсы микропроцессорных систем.

37. Последовательная передача данных. Интерфейсы, способы кодирования.

38. Организация интерфейса RS232.

RS-232 — это широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных, определяемый стандартом EIA RS-232-C и рекомендациями V.24 CCITT. Изначально создавался для связи компьютера с терминалом. В настоящее время используется в самых различных применениях.

Этот стандарт соединения оборудования был разработан в 1969 году рядом крупных промышленных корпораций и опубликован Ассоциацией электронной промышленности США (Electronic Industries Association — EIA). Международный союз электросвязи ITU-T использует аналогичные рекомендации под названием V.24 и V.28. В СССР подобный стандарт описан в ГОСТ 18145-81.

Главная загвоздка и его главное преимущество - передача данных в последовательном виде. Если в LPT байт данных передается по 8-ми линиям по биту на каждую, и состояние каждой линии можно легко посмотреть, то в COM порту байт данных передается бит за битом по одной линии (относительно земли, конечно). Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами. Данные могут передаваться как в одну, так и в другую сторону (дуплексный режим). Посмотреть что там передается с помощью одних светодиодов не удасться. Для этого нужно специальное устройство - преобразователь потока последовательных данных в парраллельный, т.н. USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter). Например, он есть в составе материнской платы компьютера, снабженного COM портом, в любом более мение серьезном микроконтроллере.

Интерфейс RS-232-C соединяет два устройства. Линия передачи первого устройства соединяется с линией приема второго и наоборот (полный дуплекс). Для управления соединенными устройствами используется программное подтверждение (введение в поток передаваемых данных соответствующих управляющих символов). Возможна организация аппаратного подтверждения путем организации дополнительных RS-232 линий для обеспечения функций определения статуса и управления. Интерфейс RS-232C в компьютере предназначен для подключения стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с Centronics являются возможность передачи на значительно большие расстояния и гораздо более простой соединительный кабель.

Стандартная скорость передачи для RS-232 — 9600 бит/сек на расстояние до 15 м. Существует в 8-, 9-, 25- и 31-контактных вариантах разъёмов. В настоящий момент чаще всех используется 9-контактный разъем.

RS232 - популярный протокол, применяемый для связи компьютеров с модемами и другими периферийными устройствами. В данном обзоре представлен комплект полезной и справочной информации, представлена распиновка стандартных разъемов, описано что такое квитирование (HANDSHAKING) и применение микросхем MAX232 фирмы MAXIM.

RS-232 - интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 20 м. Информация передается по проводам с уровнями сигналов, отличающимися от стандартных 5В, для обеспечения большей устойчивости к помехам. Асинхронная передача данных осуществляется с установленной скоростью при синхронизации уровнем сигнала стартового импульса.

Интерфейс RS-232-C был разработан для простого применения, однозначно определяемого по его названию "Интерфейс между терминальным оборудованием и связным оборудованием с обменом по последовательному двоичному коду". Каждое слово в названии значимое, оно определяет интерфейс между терминалом (DTE) и модемом (DCE) по передаче последовательных данных.

Устройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9-ю или 25-ти контактными разъемами типа D. Обычно они обозначаются DB-9, DB-9, CANNON 9, CANNON 25 и т.д. Разъемы типов розетки и штырей. Каждый вывод обозначен и пронумерован. Расположение выводов представлено ниже.

В RS-232 используются два уровня сигналов: логические 1 и 0. Логическую 1 иногда обозначают MARK, логический 0 - SPACE . Логической 1 соответствуют отрицательные уровни напряжения, а логическому 0 - положительные. Соответствующие значения напряжений представлены в таблице.

Уровни сигналов данных

Уровень	Передатчик	Приемник
Логический 0	От +5 В до +15 В	От +3 В до +25 В
Логический 1	от-5 В до -15 В	От -3 В до -25 В
Не определен	От -3 В до +3 В

Уровни управляющих сигналов

Сигнал	На выходе устр-ва (Driver)	На входе устр-ва (Terminator)
"Off"	От -5 В до -15 В	от -3 В до -25 В
"On"	От 5 В до 15 В	от 3 В до 25 В

Сигналы после прохождения по кабелю ослабляются и искажаются. Ослабление растет с увеличением длины кабеля. Этот эффект сильно связан с электрической емкостью кабеля. По стандарту максимальная нагрузочная емкость составляет 2500 пФ. Типичная погонная емкость кабеля составляет 130 пФ, поэтому максимальная длина кабеля ограничена примерно 17 м.

Длина кабеля влияет на максимальную скорость передачи информации. Более длинный кабель имеет большую емкость и соответственно для обеспечения надежной передачи более низкую скорость. Большая емкость приводит к тому, что изменение напряжения одного сигнального провода может передаться на другой смежный сигнальный провод. Максимальным расстоянием обычно считается равным 15 м, но это не установлено в стандарте.

Проверка на четность - это простейший способ обнаружения ошибок. Он может определить возникновение ошибок в одном бите, но при наличии ошибок в двух битах уже не заметит ошибок. Также такой контроль не отвечает на вопрос какой бит ошибочный. Другой механизм проверки включает в себя Старт и Стоп биты, циклические проверки на избыточность, которые часто применяются в соединениях Modbus.

В этом примере показана структура передаваемых данных со синхронизирующим тактовым сигналом. В этом примере используется 8 бит данных, бит четности и стоп бит. Такая структура также обозначается 8Е1.

Примечание: Тактовый сигнал - для асинхронной передачи это внутренний сигнал

Сигнальная линия может находится в двух состояниях: включена и выключена. Линия в состоянии ожидания всегда включена. Когда устройство или компьютер хотят передать данные, они переводят линию в состояние выключено - это установка Старт бита. Биты сразу после Старт бита являются бюитами данных.

Стоп бит позволяет устройству или компьютеру произвести синхронизацию при возникновении сбоев. Например, помеха на линии скрыла Старт бит. Период между старт и стоп битами постоянен, согласно значению скорости обмена, числу бит данных и бита четности. Стоп бит всегда включен. Если приемник определяет выключенное состояние, когда должен присутствовать стоп бит, фиксируется появление ошибки.

Управление потоком представляет управлять передаваемыми данными. Иногда устройство не может обработать принимаемые данные от компьютера или другого устройства. Устройство использует управление потоком для прекращения передачи данных. Могут использоваться аппаратное или программное управление потоком.

Аппаратный протокол управления потоком RTS/CTS. Он использует дополнительно два провода в кабеле, а не передачу специальных символов по линиям данных. Поэтому аппаратное управление потоком не замедляет обмен в отличие от протокола Xon-Xoff. При необходимости послать данные компьютер устанавливает сигнал на линии RTS. Если приемник (модем) готов к приему данных, то он отвечает установкой сигнала на линии CTS, и компьютер начинает посылку данных. При неготовности устройства к приему сигнал CTS не устанавливается.

Программный протокол управления потоком Xon/Xoff использует два символа: Xon и Xoff. Код ASCII символа Xon - 17, а ASCII код Xoff - 19. Модем имеет маленький буфер, поэтому при его заполнении модем посылает символ Xoff компьютеру для прекращения посылки данных. При появлении возможности приема данных посылается символ Xon и компьютер продолжит пересылку данных. Этот тип управления имеет преимущество в том, что не требует дополнительных линий, т.к. символы передаются по линиям TD/RD. Но на медленных соединениях это может привести к значительному замедлению соединения, т.к. каждый символ требует 10 битов.

Обмен по RS-232C осуществляется с помощью обращений по специально выделенным для этого портам COM1 (адреса 3F8h...3FFh, прерывание IRQ4), COM2 (адреса 2F8h...2FFh, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3F8h...3EFh, прерывание IRQ10), COM4 (адреса 2E8h...2EFh, прерывание IRQ11). Форматы обращений по этим адресам можно найти в многочисленных описаниях микросхем контроллеров последовательного обмена UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), например, i8250, КР580ВВ51.