高性能數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF2407A及應(yīng)用

2.5 片內(nèi)集成外設(shè)

　　TMS320LF2407A片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)，大大減少了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的元器件數(shù)量。

　　① 串行通信口。TMS320LF2407A設(shè)有一個(gè)異步串行外設(shè)通信口（SCI）和一個(gè)同步串行外設(shè)通訊口（SPI），用于與上位機(jī)、外設(shè)及多處理器之間的通信。SCI即通用異步收發(fā)器（UART）支持 RS－232和RS－485的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全雙工通信模式，用來與上位機(jī)的通信；SPI可用于同步數(shù)據(jù)通信，典型應(yīng)用包括TMS320LF2407A之間構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)和外部I/O擴(kuò)展，如顯示驅(qū)動(dòng)。

　?、?A/D轉(zhuǎn)換模塊。包括兩個(gè)帶采樣/保持的各8路10位A/D轉(zhuǎn)換器，具有自動(dòng)排序能力，一次可執(zhí)行最多16個(gè)通道的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可工作在8個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的雙排序器工作方式或一組16個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換通道的單排序器工作方式。A/D轉(zhuǎn)換模塊的啟動(dòng)可以有事件管理器模塊中的事件源啟動(dòng)、外部信號(hào)啟動(dòng)、軟件立即啟動(dòng)等三種方式。

　?、?控制器區(qū)域網(wǎng)（CAN）。是現(xiàn)場(chǎng)總線的一種，主要用于各種設(shè)備的監(jiān)測(cè)及控制。TMS320LF2407A片上CAN控制器模塊是一個(gè)16位的外設(shè)模塊，該模塊完全支持CAN2.0B協(xié)議，6個(gè)郵箱(其中0、1用于接收；4、5用于發(fā)送；2、3可配置為接收或發(fā)送)每次可以傳送0~8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，具有可編程的局部接收屏蔽、位傳輸速率、中斷方案和總線喚醒事件、超強(qiáng)的錯(cuò)誤診斷、自動(dòng)錯(cuò)誤重發(fā)和遠(yuǎn)程請(qǐng)求回應(yīng)、支持自測(cè)試模式等功能。

　　CAN總線通信可靠性高，節(jié)點(diǎn)數(shù)有110個(gè)，傳輸速度高達(dá)1Mb/s（此時(shí)距離最長(zhǎng)為40m），直接通信距離可達(dá)10km（速率5kb/s以下），采用雙絞線差動(dòng)方式進(jìn)行通信，有很強(qiáng)的抗干擾能力。

　?、?鎖相環(huán)電路（PLL）和等待狀態(tài)發(fā)生器。前者用于實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘選項(xiàng)；后者可通過軟件編程產(chǎn)生用于用戶需要的等待周期，以配合外圍低速器件的使用。

　?、?看門狗定時(shí)器與實(shí)時(shí)中斷定時(shí)器。均為8位增量計(jì)數(shù)器，前者用于監(jiān)控系統(tǒng)軟件和硬件工作，在CPU出錯(cuò)時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)；后者用于產(chǎn)生周期性的中斷請(qǐng)求。

　?、?外部存儲(chǔ)器接口?？蓴U(kuò)展為192K字×16位的最大可尋址存儲(chǔ)器空間（64K字程序存儲(chǔ)器、 64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器、64K字I/O空間）。

　?、?數(shù)字I/O。TMS320LF2407A有40個(gè)通用、雙向的數(shù)字I/O引腳，其中大多數(shù)都是基本功能和一般I/O復(fù)用引腳。

　?、?JTAG接口。由于TMS320LF2407A結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作速度快、外部引腳多、封裝面積小、引腳排列密集等原因，傳統(tǒng)的并行仿真方式已不適合于TMS320LF2407A的開發(fā)應(yīng)用。TMS320LF2407A 具有符合IEEE1149.1規(guī)范的5線JTAG（邊界掃描邏輯）串行仿真接口，能夠極其方便地提供硬件系統(tǒng)的在線仿真和測(cè)試。

　?、?外部中斷。有五個(gè)外部中斷（功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)、復(fù)位、不可屏蔽中斷NMI及兩個(gè)可屏蔽中斷）。

　　3 主要應(yīng)用

　　TMS320LF2407A為高性能的控制提供先進(jìn)、可靠、高效的信號(hào)處理與控制的平臺(tái)，它將數(shù)字信號(hào)處理的運(yùn)算能力與面向高性能控制的能力集于一體，可以實(shí)現(xiàn)用軟件取代模擬器件，可方便地修改控制策略，修正控制參數(shù)，兼具故障監(jiān)測(cè)、自診斷和上位機(jī)管理與通信等功能，將成為控制系統(tǒng)開發(fā)的主流處理器 [3]，可廣泛應(yīng)用于：工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；能量交換器如UPS、通信電源；自動(dòng)化系統(tǒng)如電力控制、抗鎖死制動(dòng)；磁盤/光盤伺服控制和大容量存儲(chǔ)產(chǎn)品；打印機(jī)、復(fù)印機(jī)和其他辦公產(chǎn)品；儀器、儀表；機(jī)器人控制。

　　TMS320LF2407A被廣泛用于數(shù)字化控制中，一個(gè)基于DSP的逆變電源控制系統(tǒng)原理框圖見圖2。系統(tǒng)主要由DSP（TMS320LF2407A）、電壓電流反饋、PWM驅(qū)動(dòng)放大電路、鍵盤顯示及上位機(jī)組成。當(dāng)DSP接受主機(jī)發(fā)出的參考輸入后，將其轉(zhuǎn)換為PWM輸出，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)放大送給逆變主電路，產(chǎn)生輸出。逆變電路輸出的電壓、電流反饋信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器引腳。通過光電編碼器檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及轉(zhuǎn)角，反饋回DSP的正交編碼脈沖電路（QEP），形成閉環(huán)控制，實(shí)時(shí)有效地控制交流電機(jī)。鍵盤和顯示由SPI同步串行口實(shí)現(xiàn)，用于讀取鍵盤輸入和寫輸出到顯示器。DSP與上位機(jī)之間的通信由SCI異步串行口實(shí)現(xiàn)。JTAG接口用于系統(tǒng)的在線仿真和測(cè)試。

　　4 結(jié)束語

　　隨著工業(yè)控制性能要求的提高，控制方案的選擇變得越來越關(guān)鍵，逐步形成了由數(shù)字控制代替模擬控制的局面。TMS320LF2407A為數(shù)字控制應(yīng)用提供了理想的解決方案。