TMS320C2000DSP技术手册——硬件篇 9787030348128 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘明 等 著

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• TMS320C2000
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• 控制系统
• 数字信号处理
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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030348128

商品编码：29657064998

包装：精装

出版时间：2012-06-01

基本信息

书名:TMS320C2000DSP技术手册——硬件篇

：98.00元

售价：66.6元,便宜31.4元,折扣67

作者:刘明,等

出版社：科学出版社

出版日期：2012-06-01

ISBN：9787030348128

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版次：1

装帧：精装

开本：16开

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编辑推荐

内容提要

TMS320C2000 DSP技术手册：硬件篇以TMS320F2812为例，介绍TMS320C2000系列DSP的基本特点、应用场合、结构组成、内部各功能模块以及基本工作原理等内容，同时结合实际使用情况，针对处理器各功能模块的特点，分别给出有效的硬件连接原理图及测试结果、实现方法等，为用户了解相关处理器领域发展概况、快速掌握该处理器各功能模块的特点、设计出满足使用要求的数字控制系统提供参考。
TMS320C2000 DSP技术手册：硬件篇可供利用TI的TMS320C2000系列DSP进行数字控制系统设计及开发、调试的工程技术人员参考，也可作为高等院校电子及相关专业本科生和研究生的教材。

目录

前言
第1章 概述
1.1 TI的发展历程及文化
1.2 TI产品
1.3 微控制器产品简介
1.4 DSP基础知识
1.5 典型数字控制系统
1.6 其余DSP厂商简介
第2章 TMS320F281x处理器功能概述
2.1 概述
2.2 封装信息
2.3 TMS320F281x处理器主要特点
2.4 引脚分布及引脚功能
2.5 C28x内核
2.5.1 C28x内核兼容性
2.5.2 C28x内核组成
2.5.3 C28x的主要特性
2.5.4 仿真逻辑特性
2.5.5 C28x的主要信号
2.5.6 C28x的结构
2.5.7 C28x的总线
2.5.8 C28x的寄存器
2.5.9 程序流
2.5.10 乘法操作
2.5.11 移位操作
2.6 时钟系统
2.6.1 时钟和系统控制
2.6.2 时钟寄存器
2.6.3 振荡器OSC和锁相环PLL时钟模块
2.6.4 低功耗模式
2.6.5 XCLKOUT引脚
2.7 看门狗模块
2.8 CPU定时器
2.8.1 概述
2.8.2 CPU定时器的寄存器
2.9 通用I/O
2.9.1 概述
2.9.2 GPIO寄存器
第3章 TMS320F281x供电电源
3.1 供电电源概述
3.1.1 电源电压
3.1.2 电源引脚
3.2 供电时序
3.2.1 上电时序
3.2.2 掉电时序
3.3 电源设计
3.3.1 TI推荐的供电电源电路
3.3.2 供电电源方案
3.4 低功耗模式
3.4.1 低功耗模式介绍
3.4.2 低功耗模式控制寄存器
3.4.3 低功耗模式唤醒
第4章 TMS320F281x中断系统
4.1 中断源
4.2 PIE中断扩展
4.2.1 外设级中断
4.2.2 PIE级中断
4.2.3 CPU级中断
4.3 中断向量
4.3.1 中断的映射方式
4.3.2 复用PIE中断的处理
4.3.3 使能/禁止复用外设中断的处理
4.3.4 外设复用中断向CPU申请中断的流程
4.3.5 中断向量表
4.3.6 PIE寄存器
4.4 可屏蔽/不可屏蔽中断
4.4.1 可屏蔽中断处理
4.4.2 不可屏蔽中断处理
第5章 TMS320F281x存储空间及扩展接口
5.1 F2812内部存储空间
5.1.1 F2812片上程序/数据存储器
5.1.2 F2812片上保留空间
5.1.3 CPU中断向量表
5.2 片上存储器接口
5.2.1 CPU内部总线
5.2.2 32位数据访问的地址分配
5.3 片上Flash和OTP存储器
5.3.1 Flash存储器
5.3.2 Flash存储器寻址空间分配
5.4 外部扩展接口
5.4.1 外部接口描述
5.4.2 外部接口的访问
5.4.3 写操作紧跟读操作的流水线保护
5.4.4 外部接口的配置
5.4.5 配置建立、激活及跟踪等待状态
5.4.6 外部接口的寄存器
5.4.7 外部接口DMA访问
5.4.8 外部接口操作时序图
5.4.9 XINTF接口应用举例
第6章 TMS320F281x事件管理器模块
6.1 概述
6.1.1 事件管理器组成及功能
6.1.2 相对240x的EV增强特性
6.1.3 事件管理器的寄存器地址
6.1.4 GP定时器
6.1.5 使用GP定时器产生PWM输出
6.1.6 比较单元
6.2 PWM电路
6.2.1 有比较单元的PWM电路
6.2.2 PWM信号的产生
6.2.3 空间向量PWM
6.3 捕获单元
6.3.1 捕获单元概述
6.3.2 捕获单元的操作
6.3.3 捕获单元的FIFO堆栈
6.3.4 捕获单元的中断
6.3.5 QEP电路
6.4 事件管理器中断
6.4.1 EV中断概述
6.4.2 EV中断请求和服务
6.5 事件管理器寄存器
6.5.1 寄存器概述
6.5.2 定时器寄存器
6.5.3 比较寄存器
6.5.4 捕获单元寄存器
6.5.5 EV中断寄存器
6.5.6 EV扩展控制寄存器
6.5.7 寄存器位设置与240x的区别
第7章 TMS320F281x串行通信接口模块
7.1 增强型SCI模块概述
7.2 SCI模块结构及工作原理
7.2.1 SCI模块信号总结
7.2.2 多处理器和异步处理模式
7.2.3 SCI可编程数据格式
7.2.4 SCI多处理器通信
7.2.5 空闲线多处理器模式
7.2.6 地址位多处理器模式
7.2.7 SCI通信格式
7.2.8 SCI中断
7.2.9 SCI波特率计算
7.2.10 SCI增强特性
7.3 SCI的寄存器
7.3.1 SCI模块寄存器概述
7.3.2 SCI通信控制寄存器
7.3.3 SCI控制寄存器1
7.3.4 SCI波特率选择寄存器
7.3.5 SCI控制寄存器2
7.3.6 SCI接收器状态寄存器
7.3.7 接收数据缓冲寄存器
7.3.8 SCI发送数据缓冲寄存器
7.3.9 SCI FIFO寄存器
7.3.10 SCI优先级控制寄存器
第8章 TMS320F281x串行外围接口模块
8.1 SPI模块概述
8.1.1 SPI模块结构及工作原理
8.1.2 SPI模块信号概述
8.2 SPI模块寄存器概述
8.3 SPI操作
8.4 SPI中断
8.4.1 SPI中断控制位
8.4.2 数据格式
8.4.3 波特率和时钟设置
8.4.4 复位的初始化
8.4.5 数据传输实例
8.5 SPI FIFO描述
8.6 SPI寄存器和通信时序波形
8.6.1 SPI控制寄存器
8.6.2 SPI实例波形
8.7 SPI应用实例
第9章 TMS320F281x eCAN总线模块
9.1 CAN总线
9.1.1 CAN总线的发展
9.1.2 CAN总线相关概念和特征说明
9.1.3 CAN总线特点
9.1.4 CAN总线的协议层
9.1.5 CAN总线的物理连接
9.1.6 CAN总线的仲裁
9.1.7 CAN总线的通信错误
9.1.8 CAN总线数据格式
9.1.9 CAN总线通信接口硬件电路
9.2 eCAN模块介绍
9.2.1 eCAN模块特点
9.2.2 eCAN模块增强特性
9.3 eCAN控制器结构及内存映射
9.3.1 eCAN控制器结构
9.3.2 eCAN模块的内存映射
9.3.3 eCAN模块的控制和状态寄存器
9.4 CAN模块初始化
9.4.1 CAN模块的配置步骤
9.4.2 CAN位时间配置
9.4.3 CAN总线通信波特率的计算
9.4.4 SYSCLK=150MHz时位配置
9.4.5 EALLOW保护
9.5 eCAN模块消息发送
9.5.1 消息发送流程
9.5.2 配置发送邮箱
9.5.3 发送消息
9.6 eCAN模块消息接收
9.6.1 接收消息流程
9.6.2 配置接收邮箱
9.6.3 接收消息
9.7 过载情况的处理
9.8 远程帧邮箱的处理
9.8.1 发出数据请求
9.8.2 应答远程请求
9.8.3 刷新数据区
9.9 CAN模块中断及其应用
9.9.1 中断类型
9.9.2 中断配置
9.9.3 邮箱中断
9.9.4 中断处理
9.10 CAN模块的掉电模式
9.10.1 进入/退出局部掉电模式
9.10.2 防止器件进入/退出低功耗模式
9.10.3 屏蔽/使能CAN模块的时钟
第10章 TMS320F281x多通道缓冲串口模块
10.1 McBSP概述
10.2 McBSP功能简介
10.2.1 McBSP数据传输过程
10.2.2 McBSP数据压缩解压模块
10.2.3 基本概念和术语
10.2.4 McBSP数据接收
10.2.5 McBSP数据发送
10.2.6 McBSP的采样速率发生器
10.2.7 McBSP可能出现的错误
10.3 多通道选择模式
10.3.1 2分区模式
10.3.2 8分区模式
10.3.3 多通道选择模式
10.4 A-bis模式
10.5 时钟停止模式
10.6 接收器和发送器的配置
10.6.1 复位、使能接收器/发送器
10.6.2 设置接收器/发送器相关引脚作为McBSP引脚
10.6.3 使能/禁止数字回路模式
10.6.4 使能/禁止时钟停止模式
10.6.5 使能/禁止接收/发送多通道选择模式
10.6.6 使能/禁止A-bis模式
10.6.7 设置接收帧/发送帧相位
10.6.8 设置接收/发送串行字长
10.6.9 设置接收/发送帧长度
10.6.10 使能/禁止异常接收/发送帧同步忽略功能
10.6.11 设置接收/发送压缩解压模式
10.6.12 设置接收/发送数据延迟
10.6.13 设置接收符号扩展和对齐模式
10.6.14 设置发送DXENA模式
10.6.15 设置接收/发送中断模式
10.6.16 设置接收帧同步模式
10.6.17 设置发送帧同步模式
10.6.18 设置接收/发送帧同步极性
10.6.19 设置SRG帧同步周期和脉冲宽度
10.6.20 设置接收/发送时钟模式
10.6.21 设置接收/发送时钟极性
10.6.22 设置SRG时钟分频参数
10.6.23 设置SRG时钟同步模式
10.6.24 设置SRG时钟模式(选择输入时钟)及极性
10.7 McBSP仿真模式及初始化操作
10.7.1 McBSP仿真模式
10.7.2 复位McBSP
10.7.3 McBSP初始化步骤
10.8 McBSP FIFO模式和中断
10.8.1 FIFO模式下McBSP的功能和使用限制
10.8.2 McBSP的FIFO操作
10.8.3 McBSP接收/发送中断的产生
10.8.4 访问FIFO数据寄存器的约束条件
10.8.5 McBSP FIFO错误标志
10.9 McBSP寄存器
第11章 TMS320F281x模数转换模块
11.1 概述
11.2 自动转换序列发生器的工作原理
11.2.1 顺序采样模式
11.2.2 同步采样模式
11.3 不间断自动定序模式
11.3.1 序列发生器启动/停止模式
11.3.2 同步采样模式说明
11.3.3 输入触发器说明
11.3.4 定序转换期间的中断操作
11.4 ADC时钟预分频器
11.5 低功率模式
11.6 上电顺序
11.7 序列发生器覆盖功能
11.8 内部/外部参考电压选择
11.9 ADC模块电压基准校正
11.9.1 误差定义
11.9.2 影响分析
11.9.3 ADC校正
11.10 偏移误差校正
11.11 ADC寄存器
11.11.1 ADC模块控制寄存器
11.11.2 大转换通道寄存器
11.11.3 自动排序状态寄存器
11.11.4 ADC状态和标志寄存器
11.11.5 ADC输入通道选择排序控制寄存器
11.11.6 ADC转换结果缓冲寄存器
11.12 模数转换模块应用实例
第12章 TMS320F281x Boot引导模式
12.1 Boot ROM简介
12.2 DSP启动过程
12.3 BootLoader特性
12.4 BootLoader数据流
12.5 各种引导模式
第13章 TMS320F281x硬件设计参考
13.1 基本模块设计
13.1.1 时钟电路
13.1.2 复位和看门狗
13.1.3 调试接口
13.1.4 中断、通用的输入/输出和电路板上的外设
13.1.5 供电电源
13.1.6 引导模式与Flash程序选择
13.2 原理图和电路板布局设计
13.2.1 旁路电容
13.2.2 电源供电的位置
13.2.3 电源、地线的布线和电路板的层数
13.2.4 时钟脉冲电路
13.2.5 调试/测试
13.2.6 一般电路板的布局指南
13.3 电磁干扰/电磁兼容和静电释放事项
13.3.1 电磁干扰/电磁兼容
13.3.2 静电释放
13.4 本章小结
参考文献

作者介绍

文摘

序言

TMS320C2000DSP技术手册——硬件篇 内容简介 本书旨在为读者提供深入了解TMS320C2000系列数字信号处理器（DSP）硬件架构、核心功能及其在实际应用开发中的详细指南。本书重点聚焦于C2000 DSP的硬件层面的设计、特性以及如何有效利用这些硬件资源来优化嵌入式系统性能。全书力求以严谨的技术语言，配合详实的图表和实例，为工程师、开发者以及相关领域的学生提供一本权威且实用的参考手册。 第一章：TMS320C2000系列DSP概述 本章将对TMS320C2000系列DSP进行宏观的介绍，包括其发展历程、技术定位、主要优势以及广泛的应用领域。我们将探讨C2000系列为何能成为电机控制、电源管理、工业自动化等实时控制领域的首选平台。本章将简要阐述C2000系列在性能、功耗、集成度以及实时性方面的卓越表现，并为后续深入的硬件剖析奠定基础。 第二章：C2000 DSP核心架构剖析 核心是DSP的灵魂。本章将对C2000 DSP的核心架构进行深度解析。我们将详细介绍其高性能的CPU、指令集架构（ISA）、流水线设计、缓存机制以及内部总线结构。通过对这些核心组件的讲解，读者将理解C2000 DSP如何实现高效的数据处理和指令执行。我们将深入探讨其特有的指令，例如MAC（Multiply-Accumulate）指令，以及它们在信号处理中的关键作用。此外，本章还将介绍C2000 DSP在中断处理、异常处理等方面的机制，以确保其在复杂实时环境下的稳定性。 第三章：内存系统设计与管理 内存是DSP运算的基础。本章将详细阐述C2000 DSP的内存体系结构，包括片内RAM、片外RAM接口、Flash存储器以及各种内存区域的访问特性。我们将深入分析内存映射、内存访问速度、内存保护机制以及如何通过合理的内存管理策略来优化程序性能和数据访问效率。本章还将探讨DMA（Direct Memory Access）控制器的工作原理及其在实现高效数据传输中的作用，从而减轻CPU的负担，提高系统整体吞吐量。 第四章：外设接口与集成模块 C2000 DSP凭借其丰富的集成外设，能够直接驱动和控制各种外部硬件。本章将对C2000 DSP系列中关键的外设接口进行详尽的介绍，包括： 定时器/计数器（Timers/Counters）：详细讲解不同类型的定时器（如通用定时器、看门狗定时器、脉冲生成器等）的配置、工作模式、触发机制以及在PWM（Pulse Width Modulation）生成、事件捕获、延时等方面的应用。 模数转换器（ADC）：深入分析ADC的采样率、分辨率、转换模式、参考电压、多通道采集以及其在模拟信号采集中的关键参数和配置选项。 数模转换器（DAC）：介绍DAC的功能、输出精度、更新速率以及在产生模拟信号方面的应用。 通信接口（Communication Interfaces）：详尽介绍C2000 DSP所集成的各类通信接口，如UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等，分析其通信协议、数据传输速率、中断机制以及在与外部设备通信中的配置细节。 通用输入/输出（GPIO）：讲解GPIO端口的配置、复用功能、中断触发能力以及在数字信号输入/输出控制中的灵活运用。 CAN（Controller Area Network）总线：深入分析CAN协议的工作原理、消息帧结构、位时序、错误处理以及在汽车电子、工业控制等领域的广泛应用。 PWM（Pulse Width Modulation）模块：这是C2000 DSP在电机控制领域的核心优势。本章将详细讲解PWM模块的生成原理、死区注入、互补输出、触发同步、触发ADC等高级特性，并结合具体应用场景进行说明。 第五章：中断系统与实时控制 在实时嵌入式系统中，高效的中断处理至关重要。本章将深入剖析C2000 DSP的中断控制器（PIE - Peripheral Interrupt Expansion）、中断向量表、中断优先级管理以及中断服务程序的编写规范。我们将详细讲解如何配置各种中断源，如何响应外部中断，以及如何通过中断实现精确的实时任务调度。本章还将探讨使用定时器触发ADC转换，以及ADC转换完成触发PWM更新等典型实时控制流程，以帮助读者构建稳定可靠的实时控制系统。 第六章：电源管理与功耗优化 低功耗是许多嵌入式应用的重要考量。本章将介绍C2000 DSP的电源管理单元（PMU）、低功耗模式（如待机模式、休眠模式）、时钟门控（Clock Gating）以及如何通过软件配置来优化功耗。我们将分析不同工作模式下的功耗特性，并提供实现低功耗设计的策略和技巧。 第七章：片上调试与仿真 高效的调试工具是硬件开发不可或缺的一部分。本章将介绍C2000 DSP内置的调试接口（如JTAG、cJTAG），以及配合使用的仿真器和调试工具链。我们将讲解如何进行硬件断点设置、单步执行、寄存器查看、内存监控以及代码性能分析，帮助开发者快速定位和解决硬件和软件问题。 第八章：时钟系统与复位机制 稳定可靠的时钟和复位是DSP正常工作的基石。本章将详细介绍C2000 DSP的系统时钟源（如内部振荡器、外部晶振）、锁相环（PLL）的配置、时钟分频机制以及如何根据不同应用需求选择和配置合适时钟。同时，本章还将深入探讨各种复位源（如上电复位、外部复位、看门狗复位、软件复位）的工作原理和配置方法。 第九章：安全特性与固件保护 随着嵌入式系统安全性的日益重要，本章将介绍C2000 DSP中内置的安全特性，如Flash存储器的读保护、写保护、密码保护以及防篡改机制。我们将讲解如何利用这些特性来保护固件的知识产权和系统的安全性。 第十章：高级硬件特性与应用拓展 本章将聚焦于C2000 DSP系列中一些更高级或特定系列才具备的硬件特性，例如： ePWM（Enhanced PWM）模块：针对更复杂的PWM控制需求，如电机控制中的矢量控制（FOC）、功率因数校正（PFC）等。 eCAP（Enhanced Capture）模块：用于高精度脉冲宽度测量和事件时间戳记录。 eQEP（Enhanced Quadrature Encoder Pulse）模块：用于解析编码器的正交信号，实现精确的位置和速度测量。 Sigma-Delta调制器（SD1/SD2）：集成在某些高级系列中，用于高精度模拟信号采样。 片上ADC的先进功能：如快速采样模式、软件触发采样、硬件触发采样等。 针对特定应用的硬件加速器（如有）：例如一些系列可能集成的固定点或浮点数学协处理器，以及其他专用处理单元。 我们将探讨这些高级特性在具体应用场景中的优势，并提供相应的配置思路和实现示例。 结论 本书通过对TMS320C2000 DSP硬件层面的全面解析，旨在帮助读者建立对该系列DSP深入而系统的认知。无论是初学者还是有经验的开发者，都能从中汲取宝贵的技术知识，掌握优化硬件资源、提升系统性能的关键技巧，从而在各类嵌入式实时控制项目中取得成功。本书是每一个C2000 DSP开发者不可或缺的案头参考。

评分☆☆☆☆☆

这本关于 TMS320C2000 DSP 技术的书，从内容深度来看，确实是为那些希望深入了解硬件架构和底层工作原理的工程师准备的。我拿到手后立刻被其详尽的图表和电路描述吸引住了。它不仅仅是简单地罗列芯片规格，而是深入剖析了 C2000 系列的内核、存储器组织以及各种外设接口的实际工作机制。比如，对于那些在实时控制系统设计中经常遇到的中断管理和定时器配置，书中给出的案例分析非常贴近工业应用的需求。我特别欣赏它在讲解ADC模块时，那种一步步拆解采样过程和数据转换的细致程度，这对于优化高速数据采集的精度至关重要。此外，书中对锁步（Lockstep）功能和故障检测机制的阐述，也为需要高可靠性或安全关键型应用的设计者提供了宝贵的参考。总的来说，如果你是那种不满足于停留在软件层面的调用，而是想真正“摸到”硬件脉搏的开发者，这本书能为你提供坚实的硬件基础。它需要的不仅仅是时间去研读，更需要一定的数字信号处理和嵌入式系统背景知识来消化这些硬核信息。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人印象深刻，但它绝不是一本轻松的读物。它针对的是那些已经对嵌入式系统有初步了解，并准备向高阶领域迈进的技术人员。在讲解诸如CLA（控制律加速器）的并行运算机制时，作者没有满足于描述其功能，而是深入到了指令集级别，展示了如何将浮点运算卸载到专用的协处理器上以提升主CPU的效率。这部分内容，对于追求极致性能的实时控制应用（比如复杂的滤波算法或模型预测控制）开发者来说，具有极高的参考价值。此外，书中对电源管理模块（PMM）和时钟源（CLKPWM）的详细介绍，也体现了对系统功耗优化和频率同步这一实际工程问题的关注。我感觉作者在编写时，始终站在一个资深硬件工程师的角度，预判了读者在实际设计中可能会遇到的所有关于时序、资源分配和电气特性上的困惑，并一一给出了明确的硬件层面的解答。

评分☆☆☆☆☆

读完这本手册，我最大的感受是它的“工具书”属性被发挥到了极致。它更像是一本可以随时放在手边，用来查阅关键寄存器定义和引脚复用功能的“字典”。书中对于不同型号 C2000 芯片间的差异点，也做了清晰的标注，避免了我们在实际选型和开发过程中因为细微差别而导致的头疼问题。比如，当我在调试一个涉及ePWM模块的电机控制项目时，书中关于死区插入（Dead-Band Insertion）时序的图形化解释，比官方的在线文档要直观得多，一下子就理清了高低侧互补信号之间的时序关系。它没有过多地去渲染概念性的东西，而是专注于“如何用”和“为什么这样设计”。这种务实的风格，对于正在进行原型验证或解决特定硬件瓶颈的工程师来说，简直是雪中送炭。这本书的价值不在于提供完整的项目代码，而在于为你提供了构建这些代码所必需的、最底层的硬件语言。

评分☆☆☆☆☆

这本书的组织结构非常严谨，逻辑链条清晰，这对于理解复杂系统的构建至关重要。从CPU的流水线结构到片上总线的仲裁机制，作者的讲解遵循了由宏观到微观的递进方式。我发现，它在解释如何高效地利用片上RAM和Flash时，提供了一些基于硬件特性的优化建议，这对于资源受限的实时系统来说，是非常宝贵的“内功心法”。阅读过程中，我注意到它对诸如eCAN或SCI等通信接口的底层时序图谱描绘得淋漓尽致，这使得我们在编写符合特定通信协议的驱动程序时，能够做到心中有数，避免了大量试错性的调试工作。对于那些需要深入理解内存保护单元（MPU）如何划分和保护关键代码段的开发者来说，其中关于内存映射和访问权限的章节，提供了非常专业的视角。可以说，这本书将理论知识和实际芯片的硬件实现紧密地缝合在了一起。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量也是一流的，这对于理解复杂的硬件模块至关重要。我尤其欣赏它在阐述复杂的片上外设交叉开关（X-BAR）逻辑时，所使用的清晰的方框图和信号流向指示。这比单纯阅读文字描述要高效得多。对于我个人而言，最实用的一块内容是关于看门狗定时器（WDT）的复位和窗口看门狗（Windowed WDT）的配置细节。书中不仅说明了如何启用它们，还详尽解释了在不同运行模式下，哪些操作会导致看门狗超时或窗口违规，这直接关系到系统的健壮性。通过这本书，我能够更自信地去设计那些对时序和稳定性要求极高的工业自动化控制板卡，因为我知道我的设计选择是有坚实的芯片硬件文档作为后盾的。这本书的价值在于提供了一种“从硅片到系统”的完整视角，是构建高性能嵌入式产品的必备参考资料。