DSP基础知识解析

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：目前国内外数字化弧焊电源领域应用较多的是TMS320LF2407A DSP。该芯片属于美国TI公司TMS320C2000系列定点DSP中的C24××产品系列。TMS320LF2407A把一个高性能的DSP内核和微处理器的片内外围设备集成为一个芯片，成为传统MCU的一种廉价替代产品，也是目前数字化弧焊电源中，应用较多的DSP之一。

1.DSP分类及其特点

DSP是一种具有特殊结构的微处理器，可以认为是一种特殊的单片机。与普通的单片机类似，DSP将中央处理器、控制单元以及外围设备集成到一个芯片上。不同于普通单片机的是，DSP采用改进的哈佛结构（单片机采用冯·诺依曼结构），实行并行运行机制；采用了多组总线技术和流水线操作；同时，具有专门的硬件乘法器和特殊的DSP指令等。

DSP芯片分类有很多种方法，按用途可分为通用型和专用型；按DSP处理的数据格式可分为定点DSP和浮点DSP等。

DSP的特点：

1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法运算。

2）程序和数据的存取空间分开，可以同时访问指令和数据。

3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线，同时访问两块芯片。

4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。

5）快速的中断处理和硬件I/O支持。

6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。

7）可以并行执行多个操作。

8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以并行完成。

由于DSP运行速度快，从而更适合于实时的数字信号处理与控制运算，因此，DSP在数字化弧焊电源控制中得到了越来越多的应用。

2.TMS320LF2407A型DSP

目前生产DSP芯片的公司主要有Texas Instrument（TI）、Motorola、Analog Device、Lucent等，而应用最广泛的DSP芯片是美国TI（德州仪器）公司的产品。TI公司自从1982年生产出第一片定点DSP以来，已推出C1×、C2×、C20×、C24×、C5×、C54×、C6×定点DSP和C3×、C4×浮点DSP以及C8×多处理器系列DSP，而TMS320系列的DSP是其主流产品之一。

目前国内外数字化弧焊电源领域应用较多的是TMS320LF2407A DSP。该芯片属于美国TI公司TMS320C2000系列定点DSP中的C24××产品系列。该系列产品还有TMS320LF2401A、2402A、2403A、2406A和TMS320LC2401A、2402A、2404、2406。

TMS320LF2407A把一个高性能的DSP内核和微处理器的片内外围设备集成为一个芯片，成为传统MCU的一种廉价替代产品，也是目前数字化弧焊电源中，应用较多的DSP之一。

TMS320LF2407A结构框图如图7-2所示。TMS320LF2407具有优化的事件管理模块和外围电路，芯片中集成了A/D转换器、大容量存储器、定时器、比较单元、捕捉单元、PWM波形发生器、数字I/O口等。

除具有其他DSP控制器所具有的共有特点以外，TMS320LF2407A还具有如下特点：

1）采用了高性能的静态CMOS制造技术，3.3V电压供电，最高运算速度可达40MIPS（每秒百万条指令）。

2）芯片内含有32K字×16位的Flash程序存储器（EEPROM，4扇区）。

3）可扩展的192K字×16位外部存储器：64K字程序存储器、64K字的数据存储器和64K字的I/O寻址空间。

4）具有16通道（两个8路）10位ADC转换器，最快A/D转换时间为375μs。

5）具有串行通信接口（SCI）模块；16位串行外部设备接口（SPI）模块；控制器局域网（CAN）2.0B模块。

6）具有两个的事件管理器（EVA和EVB）。每一个事件管理器都包含2个16位通用定时器、8个16位脉宽调制（PWM）输出通道、1个能够快速封锁输出的外部引脚、可防止逆变电源开关器件直通的可编程死区功能、3个捕捉单元。