DSP原理與應用：基于TMS320F28075

第1章 概 述………………………………………………………………………… 1
1.1 數(shù)字信號處理的概念………………………………………………………… 1
1.1.1 模擬信號與數(shù)字信號…………………………………………………… 1
1.1.2 信號的處理方式………………………………………………………… 2
1.2 DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點………………………………………………………… 3
1.2.1 采用哈佛總線結(jié)構(gòu)……………………………………………………… 4
1.2.2 采用流水線技術(shù)………………………………………………………… 4
1.2.3 增加硬件功能單元……………………………………………………… 5
1.3 TI公司典型DSP產(chǎn)品……………………………………………………… 6
1.3.1 TMS320系列DSP分類………………………………………………… 6
1.3.2 TMS320F28x系列概況………………………………………………… 7
1.3.3 F28075的封裝及引腳定義……………………………………………… 9
第2章 F28075的結(jié)構(gòu)原理………………………………………………………… 11
2.1 F28075的內(nèi)部結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 11
2.1.1 F28075的基本組成…………………………………………………… 11
2.1.2 F28075的總線結(jié)構(gòu)…………………………………………………… 13
2.2 F28075中CPU 基本結(jié)構(gòu)…………………………………………………… 14
2.2.1 F28075的運算執(zhí)行單元……………………………………………… 15
2.2.2 F28075的寄存器組…………………………………………………… 17
2.2.3 F28075的流水線操作………………………………………………… 21
2.3 F28075的存儲器配置……………………………………………………… 23
2.3.1 內(nèi)部存儲器……………………………………………………………… 24
2.3.2 雙代碼安全模塊DCSM ……………………………………………… 27
2.3.3 片上外設………………………………………………………………… 35
2.4 三角數(shù)學運算單元TMU …………………………………………………… 35
2.4.1 TMU 功能概述………………………………………………………… 35
2.4.2 TMU 指令解析………………………………………………………… 36
第3章 系統(tǒng)初始化模塊…………………………………………………………… 39
3.1 F28075時鐘及控制………………………………………………………… 39
3.1.1 F28075時鐘的產(chǎn)生…………………………………………………… 39
3.1.2 F28075系統(tǒng)時鐘的分配……………………………………………… 47
3.1.3 F28075的低功耗模式………………………………………………… 49
3.1.4 F28075的看門狗電路………………………………………………… 52
3.1.5 系統(tǒng)初始化綜合應用案例……………………………………………… 55
3.2 F28075的CPU 定時器……………………………………………………… 58
3.2.1 定時器結(jié)構(gòu)原理………………………………………………………… 58
3.2.2 定時器中斷申請途徑…………………………………………………… 59
3.2.3 定時器寄存器及位域結(jié)構(gòu)體定義……………………………………… 59
3.2.4 定時器應用示例………………………………………………………… 64
3.3 寄存器的保護功能…………………………………………………………… 65
第4章 編程開發(fā)環(huán)境及程序應用語言…………………………………………… 67
4.1 軟件開發(fā)及COFF概念…………………………………………………… 67
4.1.1 CCSv6的安裝及基本設置…………………………………………… 67
4.1.2 CCSv6調(diào)試環(huán)境……………………………………………………… 70
4.2 創(chuàng)建鏈接器命令文件———CMD …………………………………………… 73
4.2.1 CMD文件概述………………………………………………………… 73
4.2.2 存儲器映射說明及程序段的放置……………………………………… 75
4.3 F28075的C語言編程基礎………………………………………………… 77
4.3.1 F28075的C語言數(shù)據(jù)型……………………………………………… 77
4.3.2 C語言重要的關(guān)鍵字…………………………………………………… 78
4.3.3 CCS綜合應用———如何創(chuàng)建工程文件……………………………… 79
第5章 F28075的GPIO 應用……………………………………………………… 84
5.1 GPIO功能結(jié)構(gòu)……………………………………………………………… 84
5.1.1 GPIO引腳分組及控制………………………………………………… 84
5.1.2 GPIO的輸入限定……………………………………………………… 85
5.1.3 GPIO寄存器…………………………………………………………… 87
5.1.4 寄存器的位域結(jié)構(gòu)……………………………………………………… 95
5.1.5 GPIO特殊功能函數(shù)…………………………………………………… 97
5.2 X Bar原理解析…………………………………………………………… 104
5.2.1 輸入X Bar ………………………………………………………… 104
5.2.2 輸出X Bar ………………………………………………………… 106
5.3 GPIO應用例程…………………………………………………………… 110
第6章 F28075的復位及中斷系統(tǒng)……………………………………………… 116
6.1 復位及程序引導過程……………………………………………………… 116
6.1.1 F28075的復位源……………………………………………………… 116
6.1.2 引導加載程序………………………………………………………… 116
6.1.3 復位代碼流…………………………………………………………… 119
6.2 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………… 120
6.2.1 F28075中斷管理機制………………………………………………… 121
6.2.2 PIE外設中斷擴展模塊……………………………………………… 126
6.2.3 PIE初始化及中斷響應……………………………………………… 135
6.2.4 不可屏蔽中斷NMI原理解析……………………………………… 137
6.2.5 外部中斷……………………………………………………………… 138
6.2.6 應用實例———如何創(chuàng)建中斷服務程序……………………………… 139
第7章 F28075的模擬子系統(tǒng)…………………………………………………… 142
7.1 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器ADC ………………………………………………………… 142
7.1.1 ADC模塊的構(gòu)成……………………………………………………… 143
7.1.2 ADC的觸發(fā)及轉(zhuǎn)換優(yōu)先級…………………………………………… 146
7.1.3 ADC后續(xù)處理塊……………………………………………………… 150
7.1.4 ADC的時鐘流………………………………………………………… 152
7.1.5 校準參考及有符號電壓處理………………………………………… 153
7.1.6 ADC相關(guān)寄存器……………………………………………………… 157
7.1.7 ADC例程分析………………………………………………………… 166
7.2 比較器子系統(tǒng)CMPSS …………………………………………………… 174
7.2.1 CMPSS概述………………………………………………………… 174
7.2.2 CMPSS功能原理…………………………………………………… 175
7.2.3 CMPSS相關(guān)寄存器………………………………………………… 176
7.2.4 CMPSS應用例程…………………………………………………… 180
7.3 數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊DAC ……………………………………………………… 181
7.3.1 DAC的功能原理……………………………………………………… 181
7.3.2 DAC相關(guān)寄存器……………………………………………………… 182
7.3.3 DAC應用例程………………………………………………………… 183
7.4 Delta Segma濾波器模塊SDFM ……………………………………… 187
第8章 F28075片上控制外設…………………………………………………… 189
8.1 增強型脈寬調(diào)制模塊ePWM ……………………………………………… 189
8.1.1 ePWM 原理概述……………………………………………………… 189
8.1.2 時間基準子模塊原理及應用………………………………………… 191
8.1.3 計數(shù)器比較子模塊原理及應用……………………………………… 199
8.1.4 動作限定子模塊原理及應用………………………………………… 204
8.1.5 ePWM 計算實例———如何產(chǎn)生對稱及非對稱波形………………… 213
8.1.6 死區(qū)控制子模塊原理及應用………………………………………… 214
8.1.7 數(shù)字比較及觸發(fā)區(qū)子模塊的原理及應用…………………………… 219
8.1.8 事件觸發(fā)子模塊原理及應用………………………………………… 229
8.1.9 ePWM 模塊應用實例………………………………………………… 232
8.2 高分辨率增強型脈寬調(diào)制模塊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 模塊的寄存器……………………………………………… 244
8.2.4 HRPWM 應用實例…………………………………………………… 247
8.3 增強型捕獲模塊———eCAP ……………………………………………… 252
8.3.1 捕獲操作模式及APWM 操作模式………………………………… 252
8.3.2 eCAP模塊的寄存器………………………………………………… 255
8.3.3 eCAP程序例程……………………………………………………… 257
第9章 控制率加速器CLA 原理及應用………………………………………… 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 存儲器及寄存器訪問…………………………………………… 267
9.2 CLA 的任務編程…………………………………………………………… 268
9.2.1 什么是CLA 的任務………………………………………………… 268
9.2.2 CLA 的初始化………………………………………………………… 269
9.2.3 CLA 的編程語言……………………………………………………… 274
9.3 CLA 的應用實例———浮點FIR濾波器設計……………………………… 279
第10章 F28075系統(tǒng)設計………………………………………………………… 285
10.1 JTAG仿真分析…………………………………………………………… 285
10.2 Flash配置及存儲器性能………………………………………………… 286
10.3 Flash編程………………………………………………………………… 290
10.3.1 Flash編程基礎……………………………………………………… 290
10.3.2 Flash操作代碼分析………………………………………………… 292
第11章 F28075片上串行通信單元……………………………………………… 297
11.1 串行通信基本概念………………………………………………………… 297
11.2 SCI通信模塊及應用……………………………………………………… 298
11.2.1 SCI基本數(shù)據(jù)格式…………………………………………………… 298
11.2.2 SCI工作原理………………………………………………………… 300
11.2.3 多重處理器喚醒模式………………………………………………… 301
11.2.4 SCI相關(guān)寄存器……………………………………………………… 302
11.2.5 SCI應用示例………………………………………………………… 307
11.3 SPI通信模塊及應用……………………………………………………… 311
11.3.1 SPI數(shù)據(jù)傳輸原理…………………………………………………… 312
11.3.2 SPI相關(guān)寄存器……………………………………………………… 313
11.3.3 SPI應用實例………………………………………………………… 318
11.4 I2C通信模塊及應用……………………………………………………… 321
11.4.1 I2C總線概述………………………………………………………… 321
11.4.2 I2C總線基本原理…………………………………………………… 322
11.4.3 I2C相關(guān)寄存器……………………………………………………… 325
11.4.4 I2C應用實例………………………………………………………… 331
11.5 CAN 通信模塊及應用…………………………………………………… 332
11.5.1 CAN 通信工作原理………………………………………………… 333
11.5.2 CAN 模塊相關(guān)寄存器……………………………………………… 336
11.5.3 CAN 應用實例……………………………………………………… 349
11.6 USB通信模塊概述……………………………………………………… 358
第12章 基于F28075的工程應用……………………………………………… 360
12.1 電動機的數(shù)字控制………………………………………………………… 360
12.1.1 交流電動機運行原理概述…………………………………………… 360
12.1.2 交流電動機控制原理概述…………………………………………… 362
12.1.3 3相電壓源逆變器控制原理………………………………………… 365
12.1.4 電機控制器典型系統(tǒng)設計…………………………………………… 376
12.1.5 永磁同步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究………………………… 378
12.2 基于DSP的PWM 整流器設計………………………………………… 393
12.2.1 PWM 整流電路拓撲………………………………………………… 393
12.2.2 電壓型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 整流器的數(shù)字化實現(xiàn)方案…………………………………… 404
附錄A 浮點匯編指令……………………………………………………………… 407
附錄B 外設時鐘控制寄存器PCLKCRn(n=0~14)位格式…………………… 434
附錄C PIE中斷向量表存儲器定位……………………………………………… 435
附錄D PieVectTableInit的結(jié)構(gòu)體定義………………………………………… 442
附錄E 正弦數(shù)據(jù)表(Q15格式)…………………………………………………… 448
參考文獻……………………………………………………………………………… 454