TMS320F280039系列文章目录

第一章 新建工程
第二章 最小系统组成及Boot启动模式
第三章 芯片资源（外设）、存储器映射及加密（代码安全模块CSM）

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前言

本文章采用CCS12.1.0（CCS软件版本）及C2000Ware_4_01（SDK-设计资源）进行TMS320F280039（DSP芯片）系列学习

• 萌新入坑，如有不对的地方请大佬多多指教，谢谢！->欢迎评论区留言
• 对于萌新来说，学习无非就是多看博文，但是…0.0大佬们的思维大多都有些跳跃，真的很难理解（当然大佬们估计都是为了记录或者提醒自己的工作及学习例程），所以想通过慢慢学习，把每一步都解释出来（保姆版）

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第三章 芯片资源（外设）、存储器映射及加密

1.外设资源（外设）

1.1 芯片资源（外设）功能方框图（采用哈佛架构：独立的程序和数据总线）

• 芯片上各资源（外设）通过5大总线与各资源（外设）相连
• CPU总线（中央处理器）：程序运行过程中主要使用的程序和数据总线
• CLU总线：主要连接可编程控制律加速器（CLA），实现将并发控制环执行引入C28x系列
• DMA总线（直接内存访问）：6通道直接存储器存取（DMA）控制器
• HIC总线：主要连接主机接口控制器（HIC），支持从外部主机访问内部存储器
• BGCRC总线：主要连接背景CRC（BGCRC），实现32 位数据的一个周期CRC运算

1.2 芯片资源（外设）简介（结合功能方框图及Datasheet首页内容）

• TMS320C28x 32位DSP内核（在120MHz下）
• FPU32（IEEE 754 浮点单元）：支持快速整数除法（FINTDIV）
• TMU（三角法数学单元）：支持非线性比例积分微分（NLPID）控制
• VCRC（CRC 引擎和指令）
• SYSTEM CONTROL（系统控制模块）
• CPU Timers
• XTAL（晶体振荡器或外部时钟输入）
• INTOSC1，INTOSC2（两个内部10MHz振荡器）
• PLL
• ePIE（增强型外设中断扩展）
• Windowed WD（窗口化看门狗计时器模块）
• NMI WD
• SECURITY（安全模块）
• DCSM（用户可配置的双区域安全模块）
• JTAG Lock（锁定）
• Secure Boot
• DIAGNOSTICS（诊断模块）
• DCC（双路时钟比较器）
• MPOST（内存开机自检）
• HWBIST（硬件内置自检）
• 十个硬件断点（包括ERAD：嵌入式实时分析和诊断）
• JTAG/cJTAG
• OTHERS
• EPG（嵌入式图形发生器）
• CLA（可编程控制律加速器）
• 120MHz + IEEE 754 单精度浮点指令 + 独立于主CPU执行代码（独立的、完全可编程的32位浮点数学处理器，能够将并发控制环执行引入C28x系列）
• 通过使用CLA来处理时间关键的控制环，主CPU便可自由执行其他系统任务，如通信和诊断等（CLA的低中断延迟使其能够“及时”读取ADC样本，从而显著减少ADC样本到输出的延迟，以实现更快的系统响应和更高速率的MHz控制环）
• DMA（6通道直接存储器存取控制器）
• HIC（主机接口控制器）
• 支持从外部主机访问内部存储器
• BGCRC（背景CRC）
• 实现32 位数据的一个周期CRC运算
• 存储器（内存）
• 在三个独立存储体上提供 384KB (192KW) 的闪存（ECC保护）
• 69KB (34.5KW) RAM（ECC保护）
• 其他外设（PFx：外设帧x）
• PF1
  • 16x ePWM（8 Hi-Res Capable）（16个ePWM通道，包含具有高分辨率功能（150ps 分辨率）的8个通道）
    • 集成式死区支持
    • 集成式硬件跳匣区域（TZ）
  • 3x eCAP（1 HRCAP Capable）
    • 在3个eCAP模块中，有一个提供高分辨率捕捉（HRCAP）
  • 2x eQEP（CW/CCW Support）
    • 两个支持CW/CCW运行模式的增强型正交编码器脉冲模块
  • 8x SD Filters（8个Σ-Δ滤波器模块（SDFM）输入通道（每个通道两个并联滤波器））
    • 标准SDFM数据滤波
    • 用于高估或低估情况下快速操作的比较器滤波器
  • 4x CMPSS（4个带12位参考数模转换器（DAC）的窗口比较器）
    • 数字干扰滤波器
  • 2x Buffered DAC（两个12位缓冲DAC输出）
• PF2
  • 1x PMBUS（一个电源管理总线接口）
  • 2x SPI（2个串行外设接口端口）
  • 1x FSI RX（带一个发送器和一个接收器的快速串行接口（最高200Mbps））
  • 1x FSI TX（同上）
• PF3
  • 3x 12-Bit ADC（三个4MSPS 12 位模数转换器）
    • 最多23个外部通道（包括两个gpdac输出）
    • 每个ADC具有四个集成后处理块（PPB）
• PF4
  • 55x GPIO（55个独立可编程多路复用通用输入/输出引脚）
  • Input XBAR
  • Output XBAR
  • ePWM XBAR
  • CLB XBAR
  • CLB Input XBAR
  • CLB Output XBAR
• PF5
• PF6
• PF7
  • 1x DCAN/CAN（一个控制器局域网总线端口）
  • 1x MCAN/CAN FD（一个具有灵活数据速率的控制器局域网总线端口）
• PF8
  • 2x LIN（两个UART兼容的本地互连网络接口）
    • LIN模块还可以用作SCI
• PF9
  • 2x SCI（两个UART兼容的串行通信接口）
  • 2x I2C（两个内部集成电路端口）
• PF10
  • 4x CLB（可配置逻辑块）
    • 4个逻辑块
    • 增强现有外设功能
    • 支持位置管理器解决方案
• PF11
  • 1x AES（高级加密标准加速器）
• PF12
  • LFU（实时固件更新）
    • 从旧固件到新固件的快速上下文切换
    • 缩短了闪存组擦除时间

2.存储器映射

2.1 存储器的类型

• DSP的CPU本身不含存储器，但它可以访问DSP片内其他地方的存储器或者片外的存储器

2.1.1 程序/数据存储器

• 具有片内单口随机存储器SRAM、只读存储器ROM和Flash存储器
• 1Kx16位的OPT存储器统一映射到程序和数据存储器空间，这样OPT存储器可以用来存放数据或代码，与Flash存储器不同的是它只能被用户写一次，不能再次被擦除
• 它们被映像到程序空间或者数据空间，用以存放执行代码或存储数据变量

2.1.2 保留区

• 数据区的某些地址被保留作为CPU的寄存器使用

2.1.3 CPU中断向量

• 在程序地址中保留了64个地址作为CPU的32个中断向量

2.1.4 Boot ROM

• Boot ROM是出厂时的引导程序
• 在上电时，引导模式信号提供给bootloader软件，用以决定使用何种引导模式。用户可以选择通常的引导模式或者从外部连接下载新程序，亦或选择内部的Flash/ROM引导程序
• Boot ROM还包含有标准的表，比如Sin/Cos波形表，具体的引导模式需要查询数据手册相关表格

2.1.5 代码安全模块CSM（Code Security Module）

• 在开发完程序，将代码烧写进芯片的存储器后，常常会担心别人通过JTAG口从存储器中将代码读出来，为了保护代码安全，DSP设计有代码安全模块CSM
• 受到CSM保护的模块有Flash、OTP、RAM。密码保护的概念应该很好理解，Flash、OTP、RAM这些模块就像是一个保险箱，把代码装载入存储单元之后，就给保险箱设一个密码，当需要再取这些存储单元中的内容时，需要凭密码来打开，只有当输入的密码和之前设置的密码相同时，才能打开保险箱；否则无法打开保险箱，即无法读取存储单元中的内容

2.1.6 外设帧PF

• DSP片内具有3个外设帧PF0，PF1和PF2，专门用于外设寄存器的映像空间
• 除CPU寄存器之外其他寄存器均放在了PF0、PF1、PF2和PF3内，其只限于数据存储，用户程序无法在程序空间访问这些存储空间

2.2 存储器（内存）映射

2.2.1 如何理解存储器（内存）映射？（与cmd文件息息相关）

• 概念：存储器映像（Memory Mapping）可以从“统一地址访问”的核心思想入手 —— 它是一种将计算机中所有可被CPU访问的资源（如内存、外设寄存器、ROM、显存等）都映射到同一个连续地址空间的设计方式
• 理解：给每个资源分配一个唯一的“地址编号”，让CPU可以像访问普通内存一样，通过这个编号直接操作所有资源，无需区分“这是内存”还是“这是外设”
• 去快递站取快递（图书馆找书）：通过一个取件码（书籍检索号）“即地址映射”，你就知道在哪一个快递（书）架的哪一排找你的快递（书）“即真实的内存地址”

2.2.2 存储器（内存）映射总图

在文档中没有找到类似STM32F407和TMS320F28335 Datasheet的框图，只有表格描述

2.2.2.1 内存控制器模块

• 类型
• 专用RAM专用于CPU：M0、M1内存
• 在CPU和CLA之间共享：LSxRAMS
• 在CPU、DMA和HIC之间共享：GSx内存
• 用于处理器之间的消息发送和接收：MSG内存块
• 特性
• 都具有高度的可配置性，可实现对写入访问和从不同主节点读取访问的控制
• 都启用了ECC功能（包括数据和地址），其中一些存储器还属于安全存储器
• 每个RAM都配备了一个控制器，该控制器负责处理与该RAM相关的访问保护/安全检查和ECC功能

// 配置后的防误写常用操作:
EALLOW; // Enable write protection
// DSP外设相关寄存器配置编码
EDIS; // Disable write protection    

2.2.2.2 RAM详解

• 专用RAM（Mx RAM）
• CPU子系统有两个支持ECC功能的专用RAM模块：M0和M1
• 这些存储器是与CPU紧密耦合的小型存储器块（即只有CPU可以访问这些存储器，其他主设备（CLA、DMA或HIC）均无法访问这些存储器）
• 所有专用RAM都具备ECC和访问保护（CPU写入保护/CPU取指保护）功能：通过配置分配给每个子系统的访问保护寄存器中的特定位，可以启用/禁用每个RAM块的各种访问保护功能（DxACCPROT）
• 本地共享RAM（LSx RAM）
• 从CPU、CLA和BGCRC可访问的RAM（LSx RAM），但默认情况下仅专用于CPU，可以通过在LSxMSEL寄存器中配置MSEL_LSx位域来启用CLA访问。此外，当这些存储器在CPU和CLA之间共享时，用户可以通过在LSxCLAPGM寄存器中配置CLAPGM_LSx位域，选择将这些存储器用作CLA程序存储，这样，CPU对被配置为CLA程序存储的所有内存块的访问将被阻止
• 所有本地共享RAM（LSxRAM）都是安全的存储器，并具有ECC功能
• 这些RAM都具有CPU访问保护（CPU写入/CPU获取）功能：通过配置本地共享RAM访问保护寄存器中的特定位，可以启用或禁用每个RAM块的每种访问保护类型
• 本地共享RAM（LSx RAM）功能表

MSEL_LSx	CLAPGM_LSx	CPUx 允许访问	CPUx.CLA1 允许访问	备注
00	X	All	-	LSx内存配置为CPU专用RAM
01	0	All	数据读取/写入	LSx内存在CPU和CLA1之间共享
01	1	仿真读取/写入	仅获取/仿真读取/写入	LSx内存是CLA1程序内存

• 全局共享RAM（GSx RAM）
• 从CPU、HIC、BGCRC和DMA可访问的RAM（GSx RAM）
• 全局共享RAM（GSx RAM）功能表（CPU、HIC和DMA都具有对这些存储器的完全读写访问权限）

CPU（Fetch）	CPU（读）	CPU（写）	CPU.DMA（读）	CPU.DMA（写）	HIC（读）	HIC（写）
Yes	Yes	Yes	Yes	Yes	Yes	Yes

• 所有全局共享RAM（GSx RAM）块都具有ECC功能
• 全局共享RAM（GSx RAM）具有不同的访问保护级别（CPU写入/CPU获取/DMA写入/HIC写入）：通过配置GSACCPROT寄存器中的特定位来启用或禁用这些保护级别
• GSx RAM块的访问保护配置可以被用户锁定，以防止对该位字段进行进一步更新，用户还可以通过设置GSxCOMMIT寄存器中的特定位字段来永久锁定配置到各个位字段（一旦为特定的GSxRAM块执行了配置，在发出CPU.SYSRS指令之前，该配置将不能再被更改）
• 消息RAM
• 此器件上有两种类型的消息RAM可用于在CPU、CLA和DMA之间共享
• CLA-CPU消息：RAM在CLA和CPU之间共享数据
  • 这些RAM块可用于在CPU和CLA之间共享数据（CLA具有对“CLA至CPU MSGRAM”的读写访问权限，且CPU具有对“CPU至CLA MSGRAM”的读写访问权限，CPU和CLA均可对两个MSGRAM进行读取访问）
• CLA-DMA消息：RAM在CLA和DMA之间共享数据
  • 这些RAM块可用于在CLA和DMA之间共享数据（CLA具有对“CLA至DMA MSGRAM”的读写访问权限，且DMA具有对“DMA至CLA MSGRAM”的读写访问权限，CLA和DMA均可对两个MSGRAM进行读取访问）

2.2.2.3 cmd文件与存储器（内存）映射的关系

3.存储器加密（代码安全模块-CSM-Code Security Module）

3.1 简介

• 双代码安全模块（DCSM）防止对片上安全内存进行访问
• 术语“安全”意味着阻止对安全存储器和资源的访问
• 术语“不安全”是指允许访问。比如通过 Code Composer Studio"(CCS)等调试工具
• 代码安全机制为两个区域：区域1（Z1）和区域2（Z2）
• 这两个区域的安全实现是相同的
• 每个区域都有自身的专用安全资源（OTP存储器和安全ROM）和分配的安全资源（LSxRAM和闪存扇区）
• 每个区域的安全性都由自身的128位密码（CSM密码）确保
• 每个区域的密码根据区域专用链接指针存储在OTP存储器位置中
• 可以更改链接指针值，以在OTP中编程一组不同的安全设置（包括密码）
• Datasheet截图（TI也不能保证安全性，没事别用）
  

3.2 应用（看看就行！不要用！会不幸！）

3.2.1 未加密状态（程序可读，即通过某些方法可以破译）

3.2.2 如何加密

• 如3.1简介中所说，它有两个安全区域，两个都可操作，咱们以Z1为例

3.2.2.1 进入仿真状态，如图所示找到CSMDSWD

3.2.2.2 修改密钥（原有的不要动！按需修改其他，但不要全设置成0x0000，否则芯片会直接锁死）

3.2.3 加密状态（程序不可读且无法重新烧录）

• 程序不可读
  
• 无法重新烧录
  

3.2.4 如何解密

3.2.4.1 连接仿真

• 打开连接仿真按钮
  
• 右键选取连接仿真器
  

3.2.4.2 连接开发板

3.2.4.3 解锁密钥

3.2.5 解密验证（重新烧写软件查看Memory Browser，可读证明解锁成功）

• hi，真不巧，验证过程走丢了…

总结

本章为TMS320F280039学习系列文章 第三章：芯片资源（外设）、存储器映射及加密（代码安全模块CSM）