本书以TMS320F28075芯片的开发为主线,内容涵盖CCS6.x开发环境的搭建与CMD文件的编写、存储器的映像、复位及中断系统、系统设计、Flash编程以及各个外设模块的功能和使用等。每部分内容均结合应用实例,并详细说明开发过程中寄存器的使用,所有代码都标注有详细的中文注释,为读者快速熟悉并掌握这款DSP的特点及开发方法提供便利。
本书可作为高等院校电力电子技术、自动化、电子、通信、计算机等专业学生DSP原理与应用相关课程的教学用书,也可作为从事DSP开发人员的参考用书。
第1章 概 述………………………………………………………………………… 1
1.1 数字信号处理的概念………………………………………………………… 1
1.1.1 模拟信号与数字信号…………………………………………………… 1
1.1.2 信号的处理方式………………………………………………………… 2
1.2 DSP芯片的结构特点………………………………………………………… 3
1.2.1 采用哈佛总线结构……………………………………………………… 4
1.2.2 采用流水线技术………………………………………………………… 4
1.2.3 增加硬件功能单元……………………………………………………… 5
1.3 TI公司典型DSP产品……………………………………………………… 6
1.3.1 TMS320系列DSP分类………………………………………………… 6
1.3.2 TMS320F28x系列概况………………………………………………… 7
1.3.3 F28075的封装及引脚定义……………………………………………… 9
第2章 F28075的结构原理………………………………………………………… 11
2.1 F28075的内部结构………………………………………………………… 11
2.1.1 F28075的基本组成…………………………………………………… 11
2.1.2 F28075的总线结构…………………………………………………… 13
2.2 F28075中CPU 基本结构…………………………………………………… 14
2.2.1 F28075的运算执行单元……………………………………………… 15
2.2.2 F28075的寄存器组…………………………………………………… 17
2.2.3 F28075的流水线操作………………………………………………… 21
2.3 F28075的存储器配置……………………………………………………… 23
2.3.1 内部存储器……………………………………………………………… 24
2.3.2 双代码安全模块DCSM ……………………………………………… 27
2.3.3 片上外设………………………………………………………………… 35
2.4 三角数学运算单元TMU …………………………………………………… 35
2.4.1 TMU 功能概述………………………………………………………… 35
2.4.2 TMU 指令解析………………………………………………………… 36
第3章 系统初始化模块…………………………………………………………… 39
3.1 F28075时钟及控制………………………………………………………… 39
3.1.1 F28075时钟的产生…………………………………………………… 39
3.1.2 F28075系统时钟的分配……………………………………………… 47
3.1.3 F28075的低功耗模式………………………………………………… 49
3.1.4 F28075的看门狗电路………………………………………………… 52
3.1.5 系统初始化综合应用案例……………………………………………… 55
3.2 F28075的CPU 定时器……………………………………………………… 58
3.2.1 定时器结构原理………………………………………………………… 58
3.2.2 定时器中断申请途径…………………………………………………… 59
3.2.3 定时器寄存器及位域结构体定义……………………………………… 59
3.2.4 定时器应用示例………………………………………………………… 64
3.3 寄存器的保护功能…………………………………………………………… 65
第4章 编程开发环境及程序应用语言…………………………………………… 67
4.1 软件开发及COFF概念…………………………………………………… 67
4.1.1 CCSv6的安装及基本设置…………………………………………… 67
4.1.2 CCSv6调试环境……………………………………………………… 70
4.2 创建链接器命令文件CMD …………………………………………… 73
4.2.1 CMD文件概述………………………………………………………… 73
4.2.2 存储器映射说明及程序段的放置……………………………………… 75
4.3 F28075的C语言编程基础………………………………………………… 77
4.3.1 F28075的C语言数据型……………………………………………… 77
4.3.2 C语言重要的关键字…………………………………………………… 78
4.3.3 CCS综合应用如何创建工程文件……………………………… 79
第5章 F28075的GPIO 应用……………………………………………………… 84
5.1 GPIO功能结构……………………………………………………………… 84
5.1.1 GPIO引脚分组及控制………………………………………………… 84
5.1.2 GPIO的输入限定……………………………………………………… 85
5.1.3 GPIO寄存器…………………………………………………………… 87
5.1.4 寄存器的位域结构……………………………………………………… 95
5.1.5 GPIO特殊功能函数…………………………………………………… 97
5.2 X Bar原理解析…………………………………………………………… 104
5.2.1 输入X Bar ………………………………………………………… 104
5.2.2 输出X Bar ………………………………………………………… 106
5.3 GPIO应用例程…………………………………………………………… 110
第6章 F28075的复位及中断系统……………………………………………… 116
6.1 复位及程序引导过程……………………………………………………… 116
6.1.1 F28075的复位源……………………………………………………… 116
6.1.2 引导加载程序………………………………………………………… 116
6.1.3 复位代码流…………………………………………………………… 119
6.2 中断系统的结构…………………………………………………………… 120
6.2.1 F28075中断管理机制………………………………………………… 121
6.2.2 PIE外设中断扩展模块……………………………………………… 126
6.2.3 PIE初始化及中断响应……………………………………………… 135
6.2.4 不可屏蔽中断NMI原理解析……………………………………… 137
6.2.5 外部中断……………………………………………………………… 138
6.2.6 应用实例如何创建中断服务程序……………………………… 139
第7章 F28075的模拟子系统…………………………………………………… 142
7.1 数/模转换器ADC ………………………………………………………… 142
7.1.1 ADC模块的构成……………………………………………………… 143
7.1.2 ADC的触发及转换优先级…………………………………………… 146
7.1.3 ADC后续处理块……………………………………………………… 150
7.1.4 ADC的时钟流………………………………………………………… 152
7.1.5 校准参考及有符号电压处理………………………………………… 153
7.1.6 ADC相关寄存器……………………………………………………… 157
7.1.7 ADC例程分析………………………………………………………… 166
7.2 比较器子系统CMPSS …………………………………………………… 174
7.2.1 CMPSS概述………………………………………………………… 174
7.2.2 CMPSS功能原理…………………………………………………… 175
7.2.3 CMPSS相关寄存器………………………………………………… 176
7.2.4 CMPSS应用例程…………………………………………………… 180
7.3 数/模转换模块DAC ……………………………………………………… 181
7.3.1 DAC的功能原理……………………………………………………… 181
7.3.2 DAC相关寄存器……………………………………………………… 182
7.3.3 DAC应用例程………………………………………………………… 183
7.4 Delta Segma滤波器模块SDFM ……………………………………… 187
第8章 F28075片上控制外设…………………………………………………… 189
8.1 增强型脉宽调制模块ePWM ……………………………………………… 189
8.1.1 ePWM 原理概述……………………………………………………… 189
8.1.2 时间基准子模块原理及应用………………………………………… 191
8.1.3 计数器比较子模块原理及应用……………………………………… 199
8.1.4 动作限定子模块原理及应用………………………………………… 204
8.1.5 ePWM 计算实例如何产生对称及非对称波形………………… 213
8.1.6 死区控制子模块原理及应用………………………………………… 214
8.1.7 数字比较及触发区子模块的原理及应用…………………………… 219
8.1.8 事件触发子模块原理及应用………………………………………… 229
8.1.9 ePWM 模块应用实例………………………………………………… 232
8.2 高分辨率增强型脉宽调制模块HRPWM ……………………………… 239
8.2.1 HRPWM 的操作方式………………………………………………… 240
8.2.2 高分辨率周期控制…………………………………………………… 242
8.2.3 HRPWM 模块的寄存器……………………………………………… 244
8.2.4 HRPWM 应用实例…………………………………………………… 247
8.3 增强型捕获模块eCAP ……………………………………………… 252
8.3.1 捕获操作模式及APWM 操作模式………………………………… 252
8.3.2 eCAP模块的寄存器………………………………………………… 255
8.3.3 eCAP程序例程……………………………………………………… 257
第9章 控制率加速器CLA 原理及应用………………………………………… 265
9.1 控制率加速器CLA 概述………………………………………………… 265
9.1.1 CLA 的功能原理……………………………………………………… 265
9.1.2 CLA 存储器及寄存器访问…………………………………………… 267
9.2 CLA 的任务编程…………………………………………………………… 268
9.2.1 什么是CLA 的任务………………………………………………… 268
9.2.2 CLA 的初始化………………………………………………………… 269
9.2.3 CLA 的编程语言……………………………………………………… 274
9.3 CLA 的应用实例浮点FIR滤波器设计……………………………… 279
第10章 F28075系统设计………………………………………………………… 285
10.1 JTAG仿真分析…………………………………………………………… 285
10.2 Flash配置及存储器性能………………………………………………… 286
10.3 Flash编程………………………………………………………………… 290
10.3.1 Flash编程基础……………………………………………………… 290
10.3.2 Flash操作代码分析………………………………………………… 292
第11章 F28075片上串行通信单元……………………………………………… 297
11.1 串行通信基本概念………………………………………………………… 297
11.2 SCI通信模块及应用……………………………………………………… 298
11.2.1 SCI基本数据格式…………………………………………………… 298
11.2.2 SCI工作原理………………………………………………………… 300
11.2.3 多重处理器唤醒模式………………………………………………… 301
11.2.4 SCI相关寄存器……………………………………………………… 302
11.2.5 SCI应用示例………………………………………………………… 307
11.3 SPI通信模块及应用……………………………………………………… 311
11.3.1 SPI数据传输原理…………………………………………………… 312
11.3.2 SPI相关寄存器……………………………………………………… 313
11.3.3 SPI应用实例………………………………………………………… 318
11.4 I2C通信模块及应用……………………………………………………… 321
11.4.1 I2C总线概述………………………………………………………… 321
11.4.2 I2C总线基本原理…………………………………………………… 322
11.4.3 I2C相关寄存器……………………………………………………… 325
11.4.4 I2C应用实例………………………………………………………… 331
11.5 CAN 通信模块及应用…………………………………………………… 332
11.5.1 CAN 通信工作原理………………………………………………… 333
11.5.2 CAN 模块相关寄存器……………………………………………… 336
11.5.3 CAN 应用实例……………………………………………………… 349
11.6 USB通信模块概述……………………………………………………… 358
第12章 基于F28075的工程应用……………………………………………… 360
12.1 电动机的数字控制………………………………………………………… 360
12.1.1 交流电动机运行原理概述…………………………………………… 360
12.1.2 交流电动机控制原理概述…………………………………………… 362
12.1.3 3相电压源逆变器控制原理………………………………………… 365
12.1.4 电机控制器典型系统设计…………………………………………… 376
12.1.5 永磁同步电动机直接转矩控制技术的研究………………………… 378
12.2 基于DSP的PWM 整流器设计………………………………………… 393
12.2.1 PWM 整流电路拓扑………………………………………………… 393
12.2.2 电压型PWM 整流器的控制方法…………………………………… 399
12.2.3 PWM 整流器的建模及基本特性…………………………………… 400
12.2.4 PWM 整流器的数字化实现方案…………………………………… 404
附录A 浮点汇编指令……………………………………………………………… 407
附录B 外设时钟控制寄存器PCLKCRn(n=0~14)位格式…………………… 434
附录C PIE中断向量表存储器定位……………………………………………… 435
附录D PieVectTableInit的结构体定义………………………………………… 442
附录E 正弦数据表(Q15格式)…………………………………………………… 448
参考文献……………………………………………………………………………… 454
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