三大電機控制方案之DSP篇：TMS320F28335
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近幾年來，基于DSP的電機專用集成電路由于在計算速度、容量存儲等方面比單片機具有更優(yōu)的性能，已逐漸代替單片機運用于電機控制系統(tǒng)中。目前的大部分電機都把電流環(huán)控制作為DSP的一個協(xié)處理來考慮，而速度或位置環(huán)控制則由 DSP芯片來實現(xiàn)。一般情況下，由于位置控制比較靈活，且差異性比較大，很難做到通用性，所以位置環(huán)一般由DSP來直接完成;但速度和電流環(huán)相對具有通用性，且互相關(guān)聯(lián)緊密，以致高性能的速度控制都離不開電流控制，因此完全可以把它們集成到一個芯片中處理，這樣既可以實現(xiàn)速度伺服控制，又可以單獨進行電流控制，還可以和DSP共同構(gòu)成位置伺服系統(tǒng)。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201605/291317.htm市面上專注于電機控制DSP解決方案的廠商屈指可數(shù)，作為世界上最知名的DSP芯片生產(chǎn)廠商，美國德州儀器生產(chǎn)的TMS320系列芯片廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其中TMS320C2000系列便是面向工業(yè)控制推出的DSP芯片。
TMS320F28335數(shù)字信號處理器是屬于C2000系列的一款浮點DSP控制器。與以往的定點DSP相比，該器件的精度高，成本低， 功耗小，性能高，外設(shè)集成度高，數(shù)據(jù)以及程序存儲量大，A/D轉(zhuǎn)換更精確快速等。
TMS320F28335具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮 點處理單元，6個DMA通道支持ADC、McBSP和 EMIF，有多達18路的PWM輸出，其中有6路為TI特有的更高精度的PWM輸出 (HRPWM)，12位16通道ADC。得益于其浮點運算單元，用戶可快速編寫控制算法而無需在處理小數(shù)操作上耗費過多的時間和精力，與前代DSP相比，平均性能提高50%，并與定點C28x控制器軟件兼容，從而簡化軟件開發(fā)， 縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。
功能框圖
特性
高性能靜態(tài) CMOS 技術(shù)
-高達 150MHz(6.67ns 周期時間)
-1.9V/1.8V內(nèi)核，3.3V I/O設(shè)計
高性能 32 位 CPU(TMS320C28x)
-IEEE-754 單精度浮點單元(FPU)(只在 F2833x 上提供)
-16 x 16 和 32 x 32 介質(zhì)訪問控制 (MAC) 運算
-16 x 16 雙 MAC
-哈佛 (Harvard) 總線架構(gòu)
-快速中斷響應(yīng)和處理
-統(tǒng)一存儲器編程模型
-高效代碼(使用 C/C++ 和匯編語言)
6 通道 DMA 處理器(用于ADC，McBSP，ePWM，XINTF 和 SARAM)
16 位或 32 位外部接口 (XINTF)
-超過 2M × 16 地址范圍
片載存儲器
-F28335，F(xiàn)28235：
-256K×16 閃存，34K×16 SARAM
-F28334，F(xiàn)28234：
-128K×16 閃存，34K×16 SARAM
-F28332，F(xiàn)28232：
-64K×16 閃存，26K×16S ARAM
-1K x 16 一次性可編程 (OTP) ROM
引導(dǎo) ROM (8K X 16)
-支持軟件引導(dǎo)模式(通過 SCI，SPI，CAN，I2C，McBSP，XINTF 和并行 I/O)
-標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)表
時鐘和系統(tǒng)控制
-支持動態(tài)鎖相環(huán) (PLL) 比率變化
-片載振蕩器
-安全裝置定時器模塊
GPIO0 到 GPIO63 引腳可以連接到八個外部內(nèi)核中斷其中的一個
可支持全部58個外設(shè)中斷的外設(shè)中斷擴展 (PIE) 塊
128 位安全密鑰/鎖
-保護閃存 / OTP/RAM 模塊
-防止固件逆向工程
增強型控制外設(shè)
-多達 18 個脈寬調(diào)制 (PWM) 輸出
-高達 6 個支持 150ps 微邊界定位 (MEP) 分辨率的高分辨率脈寬調(diào)制器 (HRPWM) 輸出
-高達 6 個事件捕捉輸入
-多達兩個正交編碼器接口
-高達 8 個 32 位定時器(6 個 eCAP 以及 2 個 eQEP)
-高達 9 個 32 位定時器(6 個ePWM 以及 3 個 XINTCTR)
三個 32 位 CPU 定時器
串行端口外設(shè)
-多達 2 個控制器局域網(wǎng) (CAN) 模塊
-多達 3 個 SCI (UART) 模塊
-高達 2 個 McBSP 模塊(可配置為 SPI)
-一個SPI模塊
-一個內(nèi)部集成電路 (I2C) 總線
12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，16 個通道
-80ns 轉(zhuǎn)換率
-2 x 8 通道輸入復(fù)用器
-兩個采樣保持
-單一/同步轉(zhuǎn)換
-內(nèi)部或者外部基準(zhǔn)
多達 88 個具有輸入濾波功能可單獨編程的多路復(fù)用通用輸入輸出 (GPIO) 引腳
JTAG 邊界掃描支持 IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 1149.1-1990 標(biāo)準(zhǔn)測試端口和邊界掃面架構(gòu)
高級仿真特性
-分析和斷點功能
-借助硬件的實時調(diào)試
開發(fā)支持包括
-ANSI C/C++ 編譯器/匯編語言/連接器
-Code Composer Studio IDE
-DSP/BIOS
-數(shù)字電機控制和數(shù)字電源軟件庫
低功耗模式和省電模式
-支持 IDLE(空閑)、STANDBY(待機)、HALT(暫停)模式
-可禁用獨立外設(shè)時鐘
字節(jié)序：小端序
封裝選項：
-無鉛，綠色封裝
-薄型四方扁平封裝 (PGF，PTP)
-MicroStar BGA (ZHH)
-塑料 BGA 封裝 (ZJZ)
溫度選項：
-A：-40°C 至 85°C (PGF，ZHH，ZJZ)
-S：-40°C 至 125°C (PTP，ZJZ)
-Q：-40°C 至 125°C (PTP，ZJZ)
主要模塊分析
C28x CPU
F2833x (C28x+FPU)/F2823x (C28x)系列都屬于 TMS320C2000? 數(shù)字信號控制器 (DSC)平臺。 基于C28x+FPU 的控制器和 TI 現(xiàn)有的 C28xDSC具有相同的 32 位定點架構(gòu)，但是還包括一個單精度(32 位)的 IEEE 754 浮點單元(FPU)。 這是一個非常高效的的 C/C++ 引擎，它能使用戶用高層次的語言開發(fā)他們的系統(tǒng)控制軟件。 這也使得能夠使用 C/C++ 開發(fā)算術(shù)算法。 此器件在處理 DSP 算術(shù)任務(wù)時與處理系統(tǒng)控制任務(wù)時同樣有效而系統(tǒng)控制任務(wù)通常由微控制器器件處理。 這樣的效率在很多系統(tǒng)中省卻了對第二個處理器的需要。 32 x 32 位 MAC 64 位處理能力使得控制器能夠有效地處理更高的數(shù)字分辨率問題。 添加了帶有關(guān)鍵寄存器自動環(huán)境保存的快速中斷響應(yīng)，使得一個器件能夠用最小的延遲處理很多異步事件。 此器件有一個具有流水線式存儲器訪問的 8 級深受保護管道。 這個流水線式操作使得此器件能夠在高速執(zhí)行而無需求助于昂貴的高速存儲器。 特別分支超前硬件大大減少了條件不連續(xù)而帶來的延遲。 特別存儲條件操作進一步提升了性能。
內(nèi)存總線
與很多DSC類型器件一樣，多總線被用于在內(nèi)存和外設(shè)以及 CPU 之間移動數(shù)據(jù)。 C28x 內(nèi)存總線架構(gòu)包含一個程序讀取總線、數(shù)據(jù)讀取總線和數(shù)據(jù)寫入總線。 此程序讀取總線由 22 條地址線路和 32 條數(shù)據(jù)線路組成。 數(shù)據(jù)讀取和寫入總線由 32 條地址線路和 32 條數(shù)據(jù)線路組成。 32 位寬數(shù)據(jù)總線可實現(xiàn)單周期 32 位運行。 多總線結(jié)構(gòu)，通常稱為哈弗總線，使得 C28x 能夠在一個單周期內(nèi)取一個指令、讀取一個數(shù)據(jù)值和寫入一個數(shù)據(jù)值。 所有連接在內(nèi)存總線上的外設(shè)和內(nèi)存對內(nèi)存訪問進行優(yōu)先級設(shè)定。 總的來說，內(nèi)存總線訪問的優(yōu)先級可概括如下：
最高級： 數(shù)據(jù)寫入 (內(nèi)存總線上不能同時進行數(shù)據(jù)和程序?qū)懭搿?
程序?qū)懭?nbsp;(內(nèi)存總線上不能同時進行數(shù)據(jù)和程序?qū)懭搿?
數(shù)據(jù)讀取
程序讀取 (內(nèi)存總線上不能同時進行程序讀取和取指令。)
最低級： 取指令 (內(nèi)存總線上不能同時進行程序讀取和取指令。)
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