TMS320C6000系列DSP的CPU与外设

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出版者:清华大学
作者:美国德州仪器公司
出品人:
页数:512
译者:卞红雨
出版时间:2007-12
价格:56.00元
装帧:
isbn号码:9787302154266
丛书系列:
图书标签:
  • DSP
  • 手册
  • TMS320C6000
  • CPU
  • 外设
  • DSP
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  • 数字信号处理
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  • 硬件设计
  • 实时处理
  • 编程开发
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具体描述

《TMS320C6000系列DSP的CPU与外设》着重介绍了TMS320C6000系列DSP的内部结构和外围设备的开发与使用,具体内容包括: CPU数据通路和控制、TMS320C620x/C670x内部程序和数据存储器、TMS320C621x/C671x/C64x二级内部存储器、直接存储器访问寄存器(DMA)控制器、DMA和CPU数据访问性能、EDMA控制器、主机接口(HPI)、扩展总线、PCI、外部存储器接口、引导模式和配置、多通道缓冲串口、定时器、中断选择器和外部中断、省电逻辑、JTAG仿真设计、通用输入/输出口(I/O)。

《TMS320C6000系列DSP的CPU与外设》—— 深入解析高性能数字信号处理的核心奥秘 本书致力于为读者提供对德州仪器(TI)TMS320C6000系列数字信号处理器(DSP)强大CPU架构及其丰富外设功能的全面、深入的理解。C6000系列DSP以其卓越的性能、高度的可扩展性和广泛的应用领域,已成为实时信号处理、通信系统、工业自动化、医疗设备等众多尖端技术的核心驱动力。本书的目标是让读者不仅掌握C6000系列DSP的基本原理,更能深入理解其内部工作机制,从而能够高效地开发和优化复杂的DSP应用。 CPU核心架构的深度剖析: 本书的首要重点是对C6000系列DSP的CPU核心进行细致入微的剖析。我们将从其独特的VLIW(Very Long Instruction Word,超长指令字)架构入手,深入解析其并行处理能力如何实现高效的指令级并行(ILP)。读者将学习到: 流水线设计: 详细讲解C6000系列CPU的深度流水线,包括指令获取、译码、执行、写回等各个阶段,以及如何通过优化代码来充分利用流水线,减少流水线冒泡,提升执行效率。 功能单元(Functional Units): 深入介绍C6000系列CPU所包含的多个独立功能单元,如算术逻辑单元(ALU)、乘法器(Multiplier)、移位器(Shifter)、加载/存储单元(Load/Store Units)等,并阐述它们如何协同工作,实现指令的并行执行。 寄存器文件(Register File): 详细说明C6000系列CPU中庞大而高效的寄存器文件结构,包括通用寄存器、累加器、数据页寄存器等,以及它们在数据存储和指令执行中的作用。 指令集体系结构(Instruction Set Architecture, ISA): 全面介绍C6000系列DSP的指令集,包括定点和浮点指令、SIMD(Single Instruction, Multiple Data,单指令多数据)指令、向量指令等。本书将重点讲解如何编写优化过的汇编代码,充分发挥C6000系列DSP的并行计算能力,实现最优性能。 中断系统: 详细阐述C6000系列DSP的中断响应机制、中断向量表、中断优先级设置以及中断处理流程。理解中断系统对于实现实时响应和高效任务切换至关重要。 缓存与内存管理: 深入探讨C6000系列DSP的片上缓存(L1/L2 Cache)工作原理、缓存一致性、内存访问模式以及如何通过优化内存访问来提升性能。 外设接口的全面解析与应用: 除了强大的CPU核心,C6000系列DSP还配备了丰富多样的外设接口,以满足不同应用场景的需求。本书将对外设进行详细的介绍和应用指导: 多通道缓冲串口(McBSP): 深入解析McBSP的工作原理、配置选项以及在数字音频、通信接口等领域的应用。读者将学习如何配置McBSP以支持各种串行数据协议。 通用异步收发器(UART): 详细介绍UART的通信方式、波特率设置、数据帧格式以及在调试、命令接口等方面的应用。 定时器/计数器(Timers/Counters): 阐述C6000系列DSP内置定时器的功能,包括定时、计数、PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)输出等,并探讨其在精确控制和时间测量中的应用。 DMA控制器(Direct Memory Access Controller): 详细讲解DMA的工作原理、传输模式以及如何利用DMA实现CPU与外设之间的高效数据传输,从而解放CPU资源,提升系统整体性能。 GPIO(General Purpose Input/Output)接口: 介绍GPIO的配置和使用,包括输入、输出、上拉/下拉电阻等,以及其在连接外部传感器、控制LED等简单I/O任务中的作用。 存储器接口: 探讨C6000系列DSP所支持的各种外部存储器接口,如SDRAM、SRAM、Flash等,并指导读者如何进行存储器接口的配置和优化,以满足不同应用对存储容量和速度的需求。 其他外设: 根据具体C6000系列型号,本书还将适时介绍其他重要外设,例如ADC/DAC(模数/数模转换器)、SPI(Serial Peripheral Interface)、I2C(Inter-Integrated Circuit)等,并结合实际应用场景进行讲解。 实践导向与案例分析: 本书不仅提供理论知识,更注重实践应用。通过丰富的代码示例、硬件配置指导和经典的DSP应用案例分析,读者将能够: 掌握开发环境: 熟悉使用TI提供的Code Composer Studio™(CCS)等集成开发环境(IDE),包括项目创建、代码编写、编译链接、调试运行等全过程。 学习汇编与C语言混合编程: 深入理解如何结合使用C语言的高效性和汇编语言的精细控制,以实现对C6000系列DSP性能的最大挖掘。 理解DSP算法实现: 介绍常见的DSP算法,如FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)、滤波器、卷积等,并指导读者如何在C6000系列DSP上高效实现这些算法。 案例分析: 提供针对特定应用的案例分析,例如实时音频处理、通信信号解调、电机控制等,展示如何将CPU和外设知识融会贯通,解决实际工程问题。 学习目标: 完成本书的学习,您将能够: 透彻理解TMS320C6000系列DSP的VLIW CPU架构和流水线工作机制。 熟练掌握C6000系列DSP的指令集,并能编写高效的汇编代码。 深入了解并掌握C6000系列DSP的各项外设接口的功能、配置和应用。 能够使用Code Composer Studio™等开发工具进行DSP应用程序的开发、调试和优化。 具备独立分析和解决基于C6000系列DSP的嵌入式系统设计问题的能力。 无论您是DSP初学者,还是希望深入提升C6000系列DSP开发技能的工程师,本书都将是您宝贵的学习资源。它将引导您走进高性能数字信号处理的世界,解锁C6000系列DSP的无限潜力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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在阅读这本书的过程中,我发现作者在讲解某些外设时,会非常注重与其他外设之间的协同工作。例如,在介绍 CAN(控制器局域网)模块时,书中不仅详细阐述了 CAN 的协议细节和寄存器配置,还会联系到如何通过 DMA 将接收到的 CAN 数据高效地传输到 CPU 可以访问的内存区域,或者如何利用 Timer 来控制 CAN 数据的发送频率。这种“联动”式的讲解,让我能够更全面地理解 C6000 系列 DSP 的系统级能力。它不仅仅是教会你如何使用某一个外设,更是教会你如何将这些外设有机地结合起来,形成一个强大的解决方案。

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总而言之,这本书虽然在标题上强调了“CPU”,但它所呈现的实际内容,更像是一幅描绘 C6000 系列 DSP 如何与外部世界进行高效互动的宏大画卷。它让我看到了 C6000 系列 DSP 在现代嵌入式系统设计中的重要价值,以及如何通过精巧的外设配置和 CPU 的协同工作,来解决各种复杂的工程问题。对于任何一个想要深入理解和有效利用 TMS320C6000 系列 DSP 的工程师来说,这本书都提供了宝贵且独特的视角和实践指导。它让我认识到,在 DSP 的世界里,CPU 的强大固然重要,但它与外设的默契配合,才是最终决定系统性能的关键所在。

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对于那些已经熟悉了 C6000 系列基础指令集,或者对该系列 DSP 有一定开发经验的工程师来说,这本书提供了一种全新的审视角度。它并没有“从零开始”讲解 C6000 的所有技术细节,而是假定读者已经具备了基础的 DSP 知识。这种定位反而使得内容更加精炼和实用。作者将大量的篇幅用于讲解如何利用 C6000 的强大计算能力来处理从外设输入的海量数据,并如何通过高效的 I/O 控制将处理结果输出。例如,书中对于如何配置和优化 McASP 接口以实现高保真音频数据传输的讲解,就远超我以往对这类接口的理解。它不仅仅是列出寄存器和比特位,而是详细阐述了不同工作模式下的时序要求、时钟配置以及数据对齐等关键细节,这对于音视频处理领域的开发者来说,无疑是宝贵的经验。

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尽管书名中包含了“CPU”,但这本书给我的感觉更像是一本关于“如何让 C6000 系列 DSP 发挥最大潜能”的实战指南。作者的写作风格非常注重细节,并常常会引用具体的寄存器配置和代码片段来佐证他的观点。这使得书中的内容不仅具有理论指导意义,也充满了实践价值。例如,在讲解 Timer 模块时,书中详细描述了如何配置不同的定时模式,如何触发中断,以及如何利用 Timer 来实现精确的时序控制,这对于需要进行精确时间测量或生成特定波形的应用来说,是不可或缺的知识。通过对这些基础外设的深入剖析,我更加理解了 C6000 系列 DSP 在嵌入式系统中的核心地位。

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我非常欣赏这本书的结构安排,它并没有以一种线性的方式逐一介绍 C6000 的所有组件,而是将 CPU 的能力与其对外设的控制能力融为一体来讲解。例如,在讨论中断控制器时,作者会详细说明中断是如何被 CPU 响应的,以及不同的中断优先级如何影响系统的实时性。这种对 CPU 与外设之间“互动”的强调,让我对 C6000 系列 DSP 有了更深层次的理解。它不再是孤立的一个处理核心,而是整个复杂嵌入式系统中的一个高效、灵活的“大脑”,能够指挥和协调各种“肢体”(外设)完成复杂的任务。

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这本书的独特之处还在于它并没有将 CPU 和外设割裂开来讲解,而是将它们紧密地联系在一起,仿佛描绘了一幅完整的 C6000 系统图景。作者通过分析各种实际应用场景,例如实时信号采集、数据预处理、传感器数据融合等,来展示 C6000 系列 DSP 如何通过其强大的 CPU 核心和灵活的外设组合来解决这些挑战。读到关于 EMIF(外部存储器接口)的部分,我深切体会到,如果不能有效地管理外部存储器,即使 CPU 性能再高,也会因为数据访问的瓶颈而大打折扣。作者详细讲解了 EMIF 的各种配置选项,以及如何根据不同的存储器类型(如 SDRAM, DDR)来优化访问时序,这对于需要处理大量外部数据流的应用来说,具有极其重要的指导意义。

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这本书,与其说是深入探讨 TMS320C6000 系列 DSP 的 CPU 核心,不如说是一次在广阔数字信号处理世界的漫游,只不过这次的向导,是一位对 C6000 系列有着极深理解的、经验丰富的“老司机”。初拿到这本书,我原本期待的是一份严谨的 CPU 指令集架构剖析,或者对流水线、缓存等底层细节的详尽解读,然而,翻开扉页,我便被带入了一个更宏大的视角。作者并非直接啃食 C6000 的“硬骨头”,而是从它如何与外部世界互动——也就是那些形形色色的外设——开始娓娓道来。这有点像一个优秀的厨师,不直接给你展示食材的分子结构,而是告诉你如何将这些食材通过各种烹饪技巧,最终变成一道道令人垂涎的佳肴。

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对于我这样在嵌入式领域摸爬滚打多年的开发者而言,总会遇到一些“瓶颈”性的技术难题,而这本书恰恰解答了我之前的一些困惑。例如,在开发高吞吐量的数据采集系统时,我曾为如何有效地处理来自 ADC 的连续数据而烦恼。这本书中关于如何配置 C6000 的 SPI 或 I2C 接口,以及如何结合 DMA 来实现无缝的数据传输,提供了非常清晰的解决方案。作者不仅仅是介绍了接口的基本功能,更是深入分析了不同接口在实际应用中的优缺点,以及如何根据具体的应用场景来选择最合适的接口和配置。这种深入的分析,远非阅读官方数据手册所能比拟。

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我必须承认,一开始我为没有看到预期的 CPU 深度解析而感到一丝失落,但随着阅读的深入,我发现这种“旁敲侧击”的讲解方式反而带来了意想不到的收获。通过理解 C6000 系列 DSP 如何驱动和管理 DMA 控制器,如何精确地从外部存储器中获取数据,以及如何通过各种接口(如 McASP、McBSP)与音频、视频或其他数据流进行高效交互,我对 CPU 本身的性能潜力有了更直观、更系统的认识。作者花费了大量篇幅介绍各种外设的寄存器配置、工作原理以及它们与 CPU 之间的数据交换机制,这让我明白了,即使 CPU 本身再强大,如果没有与之匹配、配合默契的外设,也只能是“纸上谈兵”。这本书让我体会到,在实际的嵌入式系统开发中,外设的选型、配置和高效利用,与 CPU 的性能同样重要,甚至在某些应用场景下,外设的瓶颈会直接限制系统的整体表现。

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我曾一度认为,对于 TMS320C6000 系列 DSP 的理解,只要掌握了其指令集架构和一些基础的汇编语言特性就足够了,但这本书彻底颠覆了我的这种看法。作者以一种“系统工程”的视角,强调了 CPU 和外设之间的协同工作的重要性。例如,在讲解如何实现高效的 FFT(快速傅里叶变换)算法时,作者并没有仅仅停留在算法本身的优化,而是深入探讨了如何利用 DMA 来将输入数据预先传输到片内 SRAM,以及如何通过 McBSP 或 McASP 将计算结果实时输出,这一切都离不开对 CPU 与外设之间高效交互的深刻理解。这本书让我明白了,真正的 DSP 系统设计,是将硬件资源(CPU、外设、存储器)进行最优化的整合,以满足特定的应用需求。

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