1.3 DSP控制器结构与主要特点

集成PWM模块的DSP器件通称为DSP控制器（Digital Signal Controller，DSC）。最具代表性的DSC芯片首推TI公司的C2000系列，在中国市场占有率超过50%。按照TI公司最新的定义，C2000系列是32位CPU架构C28x系列DSP的总称，拥有丰富集成外设、高精度A/D转换器集成以及32～256引脚的多款封装版本，能在实时控制应用中发挥优良性能及功能。C2000系列结构框图如图1-3所示。

（1）C28x 32位CPU的主要特性。

①带有硬件的高效C引擎可使C编译器生成具有世界领先代码密度的紧凑代码。

②可进行单周期读-修改-写指令（原子ALU）、单周期32位乘法运算。

③具有零周期背景自动保存的快速中断服务时间（低至9个周期）。

④96个专用中断矢量，不需要软件决策制定。

⑤选择控制器中的32位浮点运算单元（FPU），支持32位的浮点运算。

⑥Picolo器件通过使用独立控制律加速器（CLA）处理浮点控制环路，使CPU得到释放，以便完成其他任务。

⑦3个32位通用CPU定时器可为任何应用提供史无前例的准确性和灵活性。

⑧代码安全模块可防止反向工程并保护知识产权。

⑨维特比复杂单元（Viterbi Complex Unit，VCU）将复杂数学运算性能提高达7.5倍，并实现了对高级电力线通信协议的集成。

（2）C2000系列集成外设主要特性。

①增强型脉冲宽度调制（PWM）模块，提供高分辨率（低至65ps）的占空比、周期和相位控制。此外，完全可编程跳闸区域检测和死区时间发生器为系统提供了完善的故障和电涌保护。

②业内领先的嵌入式A/D转换器（ADC）模块，具有16路模拟输入通道以及高达12.5MSPS的12位ADC采样。C2000专门针对速度和灵活性设计的ADC具有自动排序功能，可最大程度地减少CPU中断。

③基于32位定时器的增强型捕捉部件，具有高准确度的感应和更出色的灵活性。

④正交编码器脉冲（QEP）模块，通过硬件选择控制器解码位置信号。

⑤SPI、UART/SCI、CAN、I2C和LIN通信模块使C2000控制器与系统其他部件得以连接。

现在TI主推C2000系列的Picolo、Delfino、Concerto三大子系列，TMS320x28xx定点子系列，即Picolo子系列、Delfino子系列、Concerto子系列的主要性能和代表器件如表1-4所示。

Picolo子系列提供了一款低成本、高集成度DSP控制器解决方案。拥有高达80MHz的主频、最大256KB的集成型闪存、高分辨率PWM、12位ADC、模拟比较器及低成本的CAN、I2C、SPI、SCI等通信接口。部分Picolo器件拥有浮点协处理器，被称为“控制律加速器”CLA），可独立访问反馈与前馈外设，能够提供并行控制环路，以强化主CPU。由于增添了一个维特比（Verterbi）复数数学单元（VCU），可实现PLC应用并进一步提高复数数学处理速度。另外，F2806x还包括一个浮点运算单元（FPU），以提高性能与易用性。

Delfino子系列提供一款领先浮点微控制器、高集成度DSP控制器解决方案。拥有高达300MHz的主频、最大512KB的集成型闪存或516KB的内部RAM、高分辨率PWM、集成型12.5MSPS ADC或外部ADC接口以及CAN、I2C、SPI、SCI等通信接口。在高端实时控制应用中实现了更为出色的智能化与效率。

Concerto子系列将ARM Cortex-M3内核与C2000的C28x内核整合在一个器件中，拥有C28x内核高达150MHz的主频、ARM Cortex-M3内核高达100MHz的主频，高达1MB闪存和132KB RAM、以太网、USB、CAN、I2C、SPI、SCI和McBSP等通信接口。实现一片集成ARM与DSP控制器，善于实现操作系统和人机通信优势，善于实现数字信号处理算法高速运算和实时控制优势的互补和不需要权衡取舍。

除了TI的C2000系列DSP芯片，在中国市场还流行ADI公司的DSC BF50x系列、Freescale公司（飞思卡尔公司）的MC56F80xx系列等。这些DSC芯片的一个共同特点就是配置有完善的PWM引脚和高分辨率的PWM脉冲控制机制，适用于对交直流电机进行复杂的空间矢量控制。