基于TMS320 F28335信號(hào)處理板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要 介紹了基于TMS320F28335測(cè)斜儀系統(tǒng)信號(hào)處理板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。概述了TI公司TMS320F28335的功能特性和部分外圍接口、信號(hào)處理板的基本硬件結(jié)構(gòu)及具體功能應(yīng)用；分析了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)、各個(gè)模塊軟件的具體實(shí)現(xiàn)方式。整個(gè)系統(tǒng)，完成了從模擬信號(hào)采樣到DSC數(shù)字信號(hào)處理以及EEPROM的讀寫和上位機(jī)通信過程。利用TMS320F28335的中斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)功能模塊分別在各自的中斷線程中正常運(yùn)行，而不會(huì)引起相互間的干擾，造成系統(tǒng)混亂。
關(guān)鍵詞 DSC；TMS320F28335；AD7656

TMS320F28335是，TI公司最新推出的一款32位浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)控制器，兼顧了DSP強(qiáng)大的處理核心和MCU豐富的片上外設(shè)。由于功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定可靠，加上豐富的片上資源，在工業(yè)控制、環(huán)境探測(cè)、信號(hào)處理等嵌入式領(lǐng)域使用較為廣泛。本文首先介紹了TMS320F28335的特征和性能以及部分片上資源，然后介紹信號(hào)處理板的硬件設(shè)計(jì)以及硬件中各功能模塊的工作方式，最后對(duì)信號(hào)處理板的軟件系統(tǒng)加以詳細(xì)說明。

1 TMs320 F28335結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
TMS320F28335采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，具有150 MHz的工作頻率。系統(tǒng)組成包括：包含浮點(diǎn)運(yùn)算單元的CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器、中斷管理模塊、片內(nèi)集成外設(shè)。TMS320F28335的CPU采用與TMS320F28x相同的32位定點(diǎn)低功耗CPU，但其中包含一個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU)，其32×32位的MAC操作及8級(jí)流水線技術(shù)使程序的執(zhí)行不用高速存儲(chǔ)器也能達(dá)到較高的速度。中斷擴(kuò)展模塊(PIE)共支持58個(gè)外設(shè)中斷，能夠快速響應(yīng)中斷。片上存儲(chǔ)器包括最高達(dá)512 kB的閃存與68 kB的RAM，代碼安全性模塊具有128位密碼保護(hù)，用來保護(hù)Flash／OTP和部分SRAM，從而保證了相關(guān)寄存器的數(shù)據(jù)安全。BOOTROM中固化的代碼，提供了多種DSC啟動(dòng)方式。
TMS320F28335支持最多88個(gè)通用I／O口(GPIO)，GPIO的多路開關(guān)寄存器(GPIO MUX)可以將一個(gè)引腳最多設(shè)置成4種可選工作模式：3種獨(dú)立的外設(shè)模式和1種通用的I／O模式，提高了引腳的利用率，使硬件設(shè)計(jì)時(shí)的布線更加簡(jiǎn)便合理。GPIO0-GPIO63引腳可以連接到8路外部中斷，使DSC能夠?qū)ν獠吭O(shè)備進(jìn)行有效的中斷控制。
TMS320F28335內(nèi)部首次引入了6路直接存儲(chǔ)器存取(DMA)模塊，為數(shù)據(jù)在CPU不參與運(yùn)算的情況下在外設(shè)和存儲(chǔ)器之間進(jìn)行傳輸提供了一種硬件方法，為其他系統(tǒng)函數(shù)的執(zhí)行釋放了帶寬。另外，DMA可以重新布置內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，優(yōu)化CPU處理。DMA模塊是基于事件工作機(jī)制的，它需要外設(shè)中斷觸發(fā)開始數(shù)據(jù)傳輸，6個(gè)DMA通道可以分別設(shè)置中斷觸發(fā)源，并且每個(gè)通道包含自己的獨(dú)立PIE級(jí)中斷，以便CPU能夠控制DMA傳輸?shù)钠鹗蓟蛲瓿伞?br /> 同時(shí)，TMS320F28335中包含了多種串行通信外設(shè)，其中最多可以包括2個(gè)CAN通信模塊，3個(gè)SCI(UART)模塊，1個(gè)SPI模塊和2個(gè)McBSP模塊，并加入了1個(gè)I2C模塊。這些外設(shè)加強(qiáng)了DSC的通信功能，為多控制器聯(lián)接提供了豐富的資源。此外，TMS320F28335支持IDLE，STANDBY和HALT這3種低功耗工作方式，并可通過關(guān)閉各個(gè)獨(dú)立片上模塊的時(shí)鐘，降低整體功耗，適合于電池供電等低耗電量硬件系統(tǒng)。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 方案概述
該系統(tǒng)主要功能是DSC通過ADC采樣芯片對(duì)12路模擬信號(hào)進(jìn)行同時(shí)采樣。在DSC中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后通過異步串行收發(fā)器上傳到上位機(jī)。同時(shí)，上位機(jī)也可以通過異步收發(fā)器向DSC發(fā)送預(yù)先制定的命令，來控制信號(hào)處理板的工作模式和狀態(tài)。
按照功能要求，整個(gè)硬件電路可分為3部分：電源模塊、數(shù)字部分和模擬部分。其功能結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。