第1章 概述 隨著電子技術的發(fā)展，微型計算機和數(shù)字控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高，以微處理器為控制核心的全數(shù)字化控制系統(tǒng)不斷取代傳統(tǒng)的模擬器件控制系統(tǒng)。特別是進入21世紀以后，DSP技術得到了飛速發(fā)展，采用DSP實現(xiàn)數(shù)字化處理和控制已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢，TI和ADI等主流DSP廠商都推出了多個系列電機控制專用DSP芯片。其中，TI的TMS320C2000系列就是專用于電機控制的芯片，目前被TI歸類為高性能微控制器（MCU），但該系列產品在2008年之前一直作為TI三大系列DSP（C2000、C5000、C6000）之一推向市場，可見該系列產品具有較強的信號處理能力。事實上，該系列產品集微控制器和高性能DSP特點于一身，具有強大的控制和信號處理能力，能夠實現(xiàn)復雜的控制算法。本書尊從TI的分類，稱TMS320C2000為微控制器，也有資料稱之為DSP，但實際上界限已經(jīng)沒那么明確了，只要理解為用于控制的處理器就可以了。在學習TMS320C2000MCU之前，首先了解一下DSP領域的領導者――TI。1.1 TI的發(fā)展歷程及文化 德州儀器（TexasInstruments，TI）是全球領先的半導體公司，為現(xiàn)實世界的信號處理提供創(chuàng)新的數(shù)字信號處理及模擬器件技術。除半導體業(yè)務外，還提供包括教育產品和數(shù)字光源處理解決方案（DLP）。TI總部位于美國德克薩斯州的達拉斯，在全球約有3萬名雇員，并在亞洲、歐洲和美洲超過25個國家設有制造、設計或銷售機構，在我國北京、上海、蘇州、南通、成都、珠海等16個城市設立了分公司或辦事處。其中，在成都高新技術開發(fā)區(qū)設有在中國的第一家生產制造廠，該廠為8英寸晶圓廠，名為德州儀器半導體制造（成都）有限公司，簡稱TI成都。目前，TI成都擁有1.1萬m2的生產面積，其年產能達到10億美元，另有1.2萬m2的廠房預留為了未來的生產需求。1930年，德州儀器成立，名稱為“GeophysicalService”，是第一家專門研究地球物理勘探反射地震驗測法的獨立承包商。1951年12月，更名為TexasInstrumentsIncorporated（德州儀器）。1954年，生產首枚商用晶體管。1958年，發(fā)明首塊集成電路（IC）。1967年，發(fā)明手持式電子計算器。1971年，發(fā)明單芯片微型計算機。1973年，獲得單芯片微處理器專利。1978年，推出首個單芯片語言合成器，首次實現(xiàn)低成本語言合成技術。1982年，推出單芯片商用數(shù)字信號處理器（DSP）。1990年，推出用于成像設備的數(shù)字微鏡器件，為數(shù)字家庭影院帶來曙光。1992年，推出microSPARC單芯片處理器，集成工程工作站所需的全部系統(tǒng)邏輯。1995年，啟用OnlineDSPLabTM電子實驗室，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上TIDSP應用的監(jiān)測。1996年，宣布推出0.18mm工藝的Timeline技術，可在單芯片上集成1.25億個晶體管。1997年，推出每秒執(zhí)行16億條指令的TMS320C6xDSP，以全新架構創(chuàng)造DSP性能記錄。2000年，推出每秒執(zhí)行近90億個指令的TMS320C64xDSP芯片，刷新DSP性能記錄；推出世界上功耗最低的芯片TMS320C55xDSP，推進DSP的便攜式應用。2003年，推出業(yè)界首款ADSL片上調制解調器――AR7。近年來的工作包括：推出業(yè)界速度最快的720MHzDSP，同時演示1GHzDSP。向市場提供的0.13mm產品超過1億件。采用0.09mm工藝開發(fā)新型OMAP處理器。TI擁有超過80年的悠久歷史，半導體是TI最大的業(yè)務，TI的模擬和DSP產品在公司半導體收入中占75%，是DSP市場公認的領導者，在DSP市場排名第一，在混合信號/模擬產品市場排名第一。MSP430MCU與89C51單片機比較如下：首先，89C51單片機是8位單片機，其指令采用的是被稱為“CISC”的復雜指令集，共具有111條指令。而MSP430MCU是16位的單片機，采用了精簡指令集（RISC）結構，只有簡潔的27條指令，大量的指令則是模擬指令，眾多的寄存器以及片內數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算。這些內核指令均為單周期指令，功能強，運行速度快。其次，89C51單片機本身的電源電壓是5V，有兩種低功耗方式：待機方式和掉電方式。正常情況下消耗的電流為24mA，在待機狀態(tài)下，其耗電電流仍為3mA；即使在掉電方式下，電源電壓可以下降到2V，但是為了保存內部RAM中的數(shù)據(jù)，還需要提供約50mA的電流。而MSP430MCU在低功耗方面的優(yōu)越之處則是89C51單片機不可比擬的。正因為如此，MSP430MCU更適合應用于使用電池供電的儀器、儀表類產品中。再次，89C51單片機由于其內部總線是8位的，其內部功能模塊基本上都是8位的，雖然經(jīng)過各種努力其內部功能模塊有了顯著增加，但是受其結構本身的限制很大，尤其模擬功能部件的增加更顯困難。MSP430MCU基本架構是16位的，同時在其內部的數(shù)據(jù)總線經(jīng)過轉換還存在8位的總線，再加上本身就是混合型的結構，因此對它這樣的開放型架構來說，無論擴展8位的功能模塊，還是16位的功能模塊，即使擴展模/數(shù)轉換或數(shù)/模轉換這類的功能模塊也是很方便的。這也就是MSP430MCU系列產品和其中功能部件迅速增加的原因。最后，在開發(fā)工具方面，對于89C51單片機來說，由于它是最早進入我國的單片機，人們對其非常熟悉，各種開發(fā)工具也非常多，但是都無法實現(xiàn)在線編程；而MSP430MCU，由于引進了Flash型程序存儲器和JTAG技術，不僅使開發(fā)工具變得簡便、價格相對低廉，并且可以實現(xiàn)在線編程。MSP430器件起始價格為0.25美元，典型應用包括實用計量、便攜式儀表、智能傳感和消費類電子產品。