DSP原理與應(yīng)用：基于TMS320F28075

第1章 概 述………………………………………………………………………… 1
1.1 數(shù)字信號(hào)處理的概念………………………………………………………… 1
1.1.1 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)…………………………………………………… 1
1.1.2 信號(hào)的處理方式………………………………………………………… 2
1.2 DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)………………………………………………………… 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(yùn)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(chǔ)器配置……………………………………………………… 23
2.3.1 內(nèi)部存儲(chǔ)器……………………………………………………………… 24
2.3.2 雙代碼安全模塊DCSM ……………………………………………… 27
2.3.3 片上外設(shè)………………………………………………………………… 35
2.4 三角數(shù)學(xué)運(yùn)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(shí)鐘及控制………………………………………………………… 39
3.1.1 F28075時(shí)鐘的產(chǎn)生…………………………………………………… 39
3.1.2 F28075系統(tǒng)時(shí)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(yīng)用案例……………………………………………… 55
3.2 F28075的CPU 定時(shí)器……………………………………………………… 58
3.2.1 定時(shí)器結(jié)構(gòu)原理………………………………………………………… 58
3.2.2 定時(shí)器中斷申請(qǐng)途徑…………………………………………………… 59
3.2.3 定時(shí)器寄存器及位域結(jié)構(gòu)體定義……………………………………… 59
3.2.4 定時(shí)器應(yīng)用示例………………………………………………………… 64
3.3 寄存器的保護(hù)功能…………………………………………………………… 65
第4章 編程開發(fā)環(huán)境及程序應(yīng)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(shè)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(chǔ)器映射說明及程序段的放置……………………………………… 75
4.3 F28075的C語言編程基礎(chǔ)………………………………………………… 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(yīng)用———如何創(chuàng)建工程文件……………………………… 79
第5章 F28075的GPIO 應(yīng)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(yīng)用例程…………………………………………………………… 110
第6章 F28075的復(fù)位及中斷系統(tǒng)……………………………………………… 116
6.1 復(fù)位及程序引導(dǎo)過程……………………………………………………… 116
6.1.1 F28075的復(fù)位源……………………………………………………… 116
6.1.2 引導(dǎo)加載程序………………………………………………………… 116
6.1.3 復(fù)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(jī)制………………………………………………… 121
6.2.2 PIE外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊……………………………………………… 126
6.2.3 PIE初始化及中斷響應(yīng)……………………………………………… 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(yīng)用實(shí)例———如何創(chuàng)建中斷服務(wù)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(jí)…………………………………………… 146
7.1.3 ADC后續(xù)處理塊……………………………………………………… 150
7.1.4 ADC的時(shí)鐘流………………………………………………………… 152
7.1.5 校準(zhǔn)參考及有符號(hào)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(yīng)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(yīng)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(shè)…………………………………………………… 189
8.1 增強(qiáng)型脈寬調(diào)制模塊ePWM ……………………………………………… 189
8.1.1 ePWM 原理概述……………………………………………………… 189
8.1.2 時(shí)間基準(zhǔn)子模塊原理及應(yīng)用………………………………………… 191
8.1.3 計(jì)數(shù)器比較子模塊原理及應(yīng)用……………………………………… 199
8.1.4 動(dòng)作限定子模塊原理及應(yīng)用………………………………………… 204
8.1.5 ePWM 計(jì)算實(shí)例———如何產(chǎn)生對(duì)稱及非對(duì)稱波形………………… 213
8.1.6 死區(qū)控制子模塊原理及應(yīng)用………………………………………… 214
8.1.7 數(shù)字比較及觸發(fā)區(qū)子模塊的原理及應(yīng)用…………………………… 219
8.1.8 事件觸發(fā)子模塊原理及應(yīng)用………………………………………… 229
8.1.9 ePWM 模塊應(yīng)用實(shí)例………………………………………………… 232
8.2 高分辨率增強(qiáng)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(yīng)用實(shí)例…………………………………………………… 247
8.3 增強(qiáng)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(yīng)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(chǔ)器及寄存器訪問…………………………………………… 267
9.2 CLA 的任務(wù)編程…………………………………………………………… 268
9.2.1 什么是CLA 的任務(wù)………………………………………………… 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(yīng)用實(shí)例———浮點(diǎn)FIR濾波器設(shè)計(jì)……………………………… 279
第10章 F28075系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………… 285
10.1 JTAG仿真分析…………………………………………………………… 285
10.2 Flash配置及存儲(chǔ)器性能………………………………………………… 286
10.3 Flash編程………………………………………………………………… 290
10.3.1 Flash編程基礎(chǔ)……………………………………………………… 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(yīng)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(yīng)用示例………………………………………………………… 307
11.3 SPI通信模塊及應(yīng)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(yīng)用實(shí)例………………………………………………………… 318
11.4 I2C通信模塊及應(yīng)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(yīng)用實(shí)例………………………………………………………… 331
11.5 CAN 通信模塊及應(yīng)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(yīng)用實(shí)例……………………………………………………… 349
11.6 USB通信模塊概述……………………………………………………… 358
第12章 基于F28075的工程應(yīng)用……………………………………………… 360
12.1 電動(dòng)機(jī)的數(shù)字控制………………………………………………………… 360
12.1.1 交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理概述…………………………………………… 360
12.1.2 交流電動(dòng)機(jī)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(jī)控制器典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………… 376
12.1.5 永磁同步電動(dòng)機(jī)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(shè)計(jì)………………………………………… 393
12.2.1 PWM 整流電路拓?fù)洹?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(shí)現(xiàn)方案…………………………………… 404
附錄A 浮點(diǎn)匯編指令……………………………………………………………… 407
附錄B 外設(shè)時(shí)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(chǔ)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(xiàn)……………………………………………………………………………… 454