25_TIDSP入门芯片TMS320F28335

1、作为一个电子硬件工程师，怎么不能懂 DSP,或者我们中有一些同学对DSP的理解还不是很多，今天就让我们给大家介绍一个DSP的入门芯片，来自TI的TMS320F28335。相信看过了这一系列的内容，大家会对 DSP有初步 的了解。TMS320F28335 简介：TMS320F28335采用176弓I脚LQFP四边形封装，其功能结构参见参考 文献。其主要性能如下：高性能的静态CMOS技术，指令周期为6. 67 ns ,主频达150 MHz ;高性能的32位CPU,单精度浮点运算单元（FPU）,采用哈佛流水线结 构，能够快速执行中断响应，并具有统一的内存管理模式，可用C/C+语言实现复杂的数学算法；

2、6通道的DMA控制器；片上256 Kxl6的Flash存储器，34 Kxl6的SARAM 存储器.1 Kx16 OTPROM 和 8 Kxl6 的 Boot ROM 。其中 Flash, OTPROM , 16 Kxl6 的 SARAM均受密码保护；控制时钟系统具有片上振荡器，看门狗模块，支持动态 PLL调节，内部可 编程锁相环，通过软件设置相应寄存器的值改变 CPU的输入时钟频率；8个外部中断，相对TMS320F281X系列的DSP,无专门的中断引脚。GPI00GPI063 连接到该中断。GPI00 一 GPI031 连接到 XINTl , XINT2 及XNMI外部中断，GPl032GPI

3、063 连接至I XINT3 一 XINT7外部中断；支持58个外设中断的外设中断扩展控制器（PIE）,管理片上外设和外部 引脚引起的中断请求；增强型的外设模块：18个PWM输出，包含6个高分辨率脉宽调制模块 （HRPWM ）、6个事件捕获输入，2通道的正交调制模块（QEP）;3个32位的定时器，定时器0和定时器1用作一般的定时器，定时器0 接到PIE模块，定时器1接到中断INT13 ;定时器2用于DSP/BIOS的片上 实时系统，连接到中断INTl4 ,如果系统不使用DSP/BIOS,定时器2可用于 一般定时器；串行外设为2通道CAN模块、3通道SCI模块、2个McBSP （多通道缓 冲串行

4、接口）模块、1个SPI模块、1个I2C主从兼容的申行总线接口模块；12位的A/D转换器具有16个转换通道、2个采样保持器、内外部参考 电压，转换速度为80 ns,同时支持多通道转换；88个可编程的复用GPIO弓I脚；低功耗模式；1 . 9 V 内核，3. 3 V I/O 供电；符合IEEE1149. 1标准的片内扫描仿真接口（ JTAG） ; TMS320F28335 的存储器映射需注意以下几点：片上外设寄存器块03只能用于数据存储区，用户不能在该存储区内写入 程序。OTP ROM 区（0 x38 00000 x38 03FF ）为只读空间，存储 A/D 转换器 的校准程序，用户不能对此空间写

5、入程序即使不应用eCAN模块，也应使能时钟模块，将为 eCAN分配的RAM空 间用作一般RAM。如果设置安全代码，存储器区域 Ox33FF800X33FFF5需全部写入数据 0 x0000 ,而不能用于存储程序或数据。反之，0X33FF80OX33FEF可以存储数据或程序，其中0X33FFF0OX33FFF5只能存储数据。仿真工具和开发环境：TMS320F28335开发工具有：标准的优化C/C+编译/汇编/连接 器,CCS集成开发环境，评估板和XDS510仿真器。其中CCS是一个界面友 好，功能完善的集成的开发平台，具有编辑、汇编、编译、软硬件仿真调试功 能。TMS320F28335 的 AD

6、C :TMS320F28335上有16通道、12位的模数转换器 ADC。他可以被配置为两个独立的8通道输入模式，也可以通过配置AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC=1 ,将其设置为一个16通道的级联输入 模式。输入的方式可以通过配置 AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS=1 ,将其设 置为顺序采集。即从低通道开始到高通道结束。值得注意的是片上ADC的输入电压范围为0-3V , 一旦超过3V,片上的ADC模块将会被烧掉。TI上的 DATASHEET介绍其ADC的精度可达到12位，实际上达到不了。经测试，我 们估计最好的时候可以达到11位就不错了。下面我们来简单

7、介绍一下 ADC模块的原理。其数字值由下面公司来计算，其中公式中的3为片内参考电压Digital Value=4096*(Input Analog Voltage-ADCLO ) /3 ; (when 0 V input 3 V)。ADC可以分为SEQ1和SEQ2两个模块，其中SEQ1包 括 ADCIN00-ADCIN07 ; SEQ2 包括 ADCIN08-ADCIN15 。 SEQ1 模块可以 通过软件、PWM、外部中断引脚来启动，而 SEQ2不可以通过外部中断引脚 来启动。另外就是ADC可以与DMA进行数据交换。TMS320F28335 的时钟介绍：TMS320F28335上有一个基于P

8、LL电路的片上时钟模块，为CPU及外设 提供时钟有两种方式：一种是用外部的时钟源，将其连接到X1引脚上或者XCLKIN引脚上，X2接地；另一种是使用振荡器产生时钟，用 30MHz的晶体 和两个20PF的电容组成的电路分别连接到 X1和X2引脚上，XCLKIN引脚接 地。我们常用第二种来产生时钟。此时钟将通过一个内部PLL锁相环电路，进行倍频。由于F28335的最大工作频率是150M ,所以倍频值最大是5。其中 倍频值由PLLCR的低四位和PLLSTS的第7、8位来决定。其详细的倍频值可 以参照 TMS320F28335 的 Datasheet 。TMS320F28335 的外部中断总结：在这里

9、我们要十分清楚DSP的中断系统。C28XX 一共有16个中断源，其 中有2个不可屏蔽的中断RESET和NMI、定时器1和定时器2分别使用中断 13和14。这样还有12个中断都直接连接到外设中断扩展模块 PIE上。说的简 单一点就是PIE通过12根线与28335核的12个中断线相连。而PIE的另外 一侧有12*8根线分别连接到外设，如 AD、SPI、EXINT等等。这样PIE共管 理12*8=96个外部中断。这12组大中断由28335核的中断寄存器IER来控 制，即IER确定每个中断到底属于哪一组大中断(如 IER |= M_INT12;说明我们要用第12组的中断，但是第12组里面的什么中断CP

10、U并不知道需要再由PIEIER确定）。接下来再由PIE模块中的寄存器PIEIER中的低8确定该中断 是这一组的第几个中断，这些配置都要告诉 CPU （我们不难想象到PIEIER共 有12总即从PIEIER1-PIEIER12）。另外，PIE模块还有中断标志寄存器PIEIFR,同样它的低8位是来自外部中断的8个标志位，同样CPU的IFR寄存器是中断组的标志寄存器。由此看来，CPU的所有中断寄存器控制12组的中断，PIE的所有中断寄存器控制每组内8个的中断。除此之外，我们用到哪 一个外部中断，相应的还有外部中断的寄存器，需要注意的就是外部中断的标 志要自己通过软件来清零。而 PIE和CPU的中断标

11、志寄存器由硬件来清零。EALLOW; / This is needed to write to EALLOW protected registersPieVectTable.XINT2 = &ISRExint; / 告诉中断入口地址EDIS; / This is needed to disable write to EALLOW protected registersPieCtrlRegs.PIECTRL.bit.ENPIE = 1; / Enable the PIE block 使能 PIEPieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx5= 1; /使能第一组中的中断 5IER |

12、= M_INT1; / Enable CPU第一组中断EINT; / Enable Global interrupt INTMERTM; / Enable Global realtime interrupt DBGM也就是说，12组中的每个中断都要完成上面的相同配置，剩下的才是去配 置自己的中断。如我们提到的EXINT ,即外面来个低电平，我们就进入中断，完成我们的程序。在这里要介绍一下，DSP的GPIO 口都可以配置为外部中断口，其配置 方法如下：GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO54 = 0; /选择他们是 GPIO 口GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bi

13、t.GPIO55 = 0;GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO56 = 0;GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO57 = 0;GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO54 = 0;/选择他们都是输入口GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO55 = 0;GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO56 = 0;GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO57 = 0;GpioCtrlRegs.GPBQSEL2.bit.GPIO54= 0;/GPIO时钟和系统时钟一样且支持GPIOGpioCtrl

14、Regs.GPBQSEL2.bit.GPIO55= 0;GpioCtrlRegs.GPBQSEL2.bit.GPIO56= 0;GpioCtrlRegs.GPBQSEL2.bit.GPIO57= 0;GpioIntRegs.GPIOXINT3SEL.bit.GPIOSEL = 54;/ 中断 3 选择 GPIOGpioIntRegs.GPIOXINT4SEL.bit.GPIOSEL = 55;GpioIntRegs.GPIOXINT5SEL.bit.GPIOSEL = 56;GpioIntRegs.GPIOXINT6SEL.bit.GPIOSEL = 57;XIntruptRegs.XINT3

15、CR.bit.POLARITY= 0;/触发模式为下降沿触发XIntruptRegs.XINT4CR.bit.POLARITY= 0;XIntruptRegs.XINT5CR.bit.POLARITY= 0;XIntruptRegs.XINT6CR.bit.POLARITY= 0;XIntruptRegs.XINT3CR.bit.ENABLE = 1;/使能中断XIntruptRegs.XINT4CR.bit.ENABLE = 1;XIntruptRegs.XINT5CR.bit.ENABLE = 1;XIntruptRegs.XINT6CR.bit.ENABLE = 1;注意一点就是外部中断

16、1和2只能对GPIO0 GPIO31配置；外部中断3和 4、5、6、7 只对 GPIO32 GPIO63 配置。基于TMS320F28335信号处理板的设计与实现硬件系统设计1. 1方案概述该系统主要功能是DSC通过ADC采样芯片对12路模拟信号进行同时采 样。在DSC中进行数据处理后通过异步由行收发器上传到上位机。同时，上位 机也可以通过异步收发器向DSC发送预先制定的命令，来控制信号处理板的工 作模式和状态。部分按照功能要求，整个硬件电路可分为 3部分:电源模块、数字部分和模拟其功能结构框图如图1所示田工最施功卷他博快信号跳大区市口旧nlnH塞荏-1. 2电源模块设计整个处理板的外部输入电

17、压为 5丫和 12 V，分别通过对应的电压转换芯为模拟和数字部分提供不同的电压幅值。对于数字部分，电源模块需要为DSC提供1.9 V的核电压，同时为DSC的外围和其他芯片提供3. 3 V的外围电压。本系统选用 LT1963AES8集成芯片提供1.9 V, LT1963AEST-3 . 3集成芯片提供3. 3 Vo对于模拟部分，系统ADC的信号幅值范围在士 12V内，所以系统分别选用LT1086IT-12和LT11 75IT把输入的士1加转换成土 12V。3数字电路设计数字部分电品&主要是以DSC为中心的应用电路。该部分主要是对 ADC传 送的数据进行处理、存储，同时完成 DSC同上位机的通信和

18、数据传输。由图1 可以看到，它包含以下几个部分。外围 SRAM扩展，EEPROM扩展电路，SC 上位机通信接口电路。外围SRAM扩展考虑到TMS320F28335片内的RAM资源有限，加上程序空间和数据空 问RAM仅为34 kB , 16位数据宽度，从而需要对片内的 RAM进行扩展，来 满足较大量程序的运行。本系统选用 Cypress公司的CY7C1011CV33- 12ZSXE集成芯片，利用 TMS320F28335 提供的XINTF接口完成片外 RAM 的扩展。XINTF是TMS320F28335所提供的一个非复用异步总线，用来完成外部 异步器件的扩展。XINTF可以映射外设到3个固定的内

19、存映射区域，当外部资 源挂接到某个区域时，则需要通过 XINTF的一个片选信号来进行外部资源的选 定。CY7C1011CV33-12ZSXE 是一个CMOS的静态RAM 存储器，其容量大 小为64 kB , 16位数据宽度。图2是外围SRAM扩展电路连接图。XfNTE图2外围SRAM扩展电路连接图如图2所示，本系统选用ZONE7区域作为RAM的外围扩展。DSC通过其XZCS7管脚向片外SRAM发送片选信号。WE信号用来控制DSC对片外SRAM的读写，当DSC的XWEo管脚为低电平，则DSC对片外RAM进行读写操作；XWEo为高电平，同时DSC的XRD管脚为低电平，则为读操作（静态随机存取存储器

20、（Static Random-Access Memory , SRAM ）是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持。相对之下，动态随机存取存储器（DRAM ）里面听储存的数据就需要周期性地更新。然而，当电力供应停止时，SRAM储存的:据还是会消失（被称为volatile memory）,这与在断电后还能储存资料的ROM或闪存是不同的。）EEPROM 扩展考虑到系统在加电后，需要对一些设备的状态进行一些初始化，而这些初始化的数据在设备运转时又需要不断改变。因此，在设备运转过程中，实时将 数据加以保存，以至于设备断电后数据依旧存在。本系统利用

21、 TMS320F28335的SPI接口外扩了一个EEPROM保存设备运转时实时获取的初始化数据。本系统选用Atmel公司的AT25160集成芯片。该芯片的容量为2 kB ,其宽度为8位数据宽度。模块电路如图3所示。DSCEEFROMSPISTEASPfSOMiASPISIMOASPICLKADVD。图3 EEPROM链接如图3所示，DSC通过SPISTEA管脚发送片选信号选中EEPROM ,通过 SPICLKA管脚发送SPI传输时钟，而数据的写入和读出则分别通过 SPIS- IMOA和SPISOMIA管脚完成。EEPROM中的HOLD管脚用来暂停与主设备 间串行数据传输，WP管脚则用来进行对E

22、EPROM的写保护，如果其为低电 平，则主机无法向其写人数据。系统对两管脚输入高电平，保证 EEPROM在 读写操作过程中一直可以进行而不被中断。1 . 3. 3 SCI上位机通信接口为了实现上位机同DSC异步的通信和数据传输，本系统利用 TMS320F28335所提供的SCI接口来完成所需要求。SCI是一个2线的异步用 行端口，即常说的UARTo其数据的收发支持全双工通信，内部收发均有一个 16级的FIFO来缓存数据。为了保证数据可靠，SCI提供奇偶校验，数据溢出 检测等操作。SCI接口输出信号的电平是LV TTL电气标准，通过RS232收 发转换器加以驱动，获得 RS232电气标准的信号，

23、以便上位机接收。1. 4模拟电路设计模拟部分电品&主要是以ADC为中心的应用电路。其主要实现模拟信号的 处理，采集等工作。其中核心部分为 AD转换。AD转换部分，主要是通过数字采样来完成模拟信号到数字信号的转变。 本系统选用的ADC芯片是美国模拟电气公司的 AD7656。模数转换芯片 AD7656是高集成度、6通道6 bit逐次逼近（SAR）型ADC,内含1个2. 5 V基准电压和基准缓冲器。该器件的功耗比最接近的同类双极性ADC降低了60%。AD7656在每通道250kb -1采样速率下的精度是同类产品的两倍。可 以由引脚和软件选择模拟电压范围：10 V或5 V;模拟电源电压范围为 4. 7

24、55. 25 V,因而大范围的工作电压使其无需电平转换等其他措施便可以 直接与DSC相连；提供有并行和串行接口。可以工作在-4085C。标准模式 5 V供电，250 kb -1时的功耗为140 mW ,待机时仅为100 W 基于 iCOMS技术制造的AD7656可以满足工业领域对分辨率、多通道、转换速率 和功耗等方面的较高要求。AD7656支持和DSC的并口、串口数据传输，通过 SER/ PAR SEL管脚 的高低电平的选择，来控制采样后数字信号的传输方式。当其为高电平，则使 用串行传输方式，反之则使用并行传输方式。本系统选用并行传输方式。在具 体的转换过程中，每片AD7656内部的6条采样通

25、路可以分为A、B、C共3 组，其中每组通路包含2路通路。3组通路可以同时采样，也可以单独采样， 而每组内的两条通路同时采样。管脚 CONVSTA , CONVSTB , CONVSTC分 别用来对A、B、C采样通路进行控制。当一个上升沿电平到达任一管脚，则该 管脚对应模数转换的2路通路被启动，开始完成模数转换。当把三管脚连接，3组采样通路，即所有的6条采样通路同时采样。系统选用 3组通路同时采样。当DSC连接有多片ADC时，则需要通过CS片选管脚来进行ADC的选择。当采样开始，BUSY管脚将从低电平变为高电平，在整个采样的过程中，BUSY一直保持高电平，当采样结束，BUSY则从高电平变为低电平

26、，此时DSC就可以开始读取数据。本系统则利用该管脚作为DSC外部中断源的输入管脚。当BUSY上电平由高变低，则通知DSC产生中断，来进行数据的读取。本系统选用2片AD7656完成12路数据采样， DSC的XINTFZONE6把ADC设备映射到DSC上，进行数据传输。通过地址译码和逻辑控制实现2片ADC同DSC的连接。具体结构如图4所示XLN7 iBAJ7XZGE6ADC CS1ITItBLKTBUMUSYAXWT1COF* tOhi 8NY5TCCONV5TA CONVSTB C0NV3TG：A DG_C Q8AJ7BAISX Fl ISAtJCOBUSYHtSV：VAUCwCONVSLHfF

27、A R SELADC.CSI图4系统DSC通ADC连图4中左下角为逻辑部分，通过 DSC的地址线BA17和BA18完成对ADC的选择。可以得到 ADC0和ADC1在DSC中的地址映射为0 x180000和 0 x1400 00 。而外部输入40 kHz的时钟，作为ADC的采样频率。两个 ADC对应DSC的同一个中断，当任意一片 ADC采样完毕，都会引起DSC的中断，从而进行采样数据的读取。2.系统软件设计如前所述，整个信号处理板一共有12路模拟信号通路，通过传感器接收到12路模拟信号。2片AD7656把12路模拟信号转换为数字信号传送给TMS320F28335 ,在TMS320F28335中对这些采集到的数据做相应处理后通过SCI传送给上位机。同时对有必要保存的数据通过SPI接口保存到EEPROM中。整个采集、通信过程由上位机发送相关的命令来加以控制。