基于TMS320C2000最小系统的开发

基于TMS320C2000最小系统的开发
摘要
DSP主要应用在数字信号处理中，其目的主要是为了能够满足实时信号处理的要求，TMS320C2000系列DSP控制器集成了Flash存储器，高速A/D转换器以及可靠的CAN模块，主要应用于数字化控制。

TMS320F2812芯片是C2000中C28x系列的中重要的一员。

它高速的运算能力、强大的实时处理能力和高度集成化的设计结构，使得它被广泛地应用于控制领域。

本文主要介绍了基于TMS320C2000系类中TMS320F2812芯片的结构特点和功能特性,利用TI 公司的TMS320F2812处理器芯片设计并制作一个最小实验系统。

它能实现数据采集、处理等功能。

所设计的最小系统具有方便的扩展功能，并且通过扩展槽和合适的外部电路连接可以实现显示、电机驱动、信号发生等功能,根据硬件设计制作出电路,同时也介绍了DSP软件开发的环境CCS和进行DSP软件开发项目的所需要的文件,介绍了TI公司提供的头文件基本的构成,并且基于最小系统,做了I/O控制实验,中断实验,PWM控制实验以及ADC实验。

经调试检测所设计硬件最小电路能实现数据采集、处理等功能。

实验结果达到预期的效果。

关键词: DSP, 最小系统, TMS320F2812, CCS
Minimum System Based on TMS320C2000
ABSTRACT
DSP is mainly used in digital signal processing, its main purpose is to be able to meet the real-time signal processing requirements, TMS320C2000 series DSP controller with integrated Flash memory, high-speed A / D converter and a reliable CAN module, mainly used in digital control.C2000 TMS320F2812 chip is important in the C28x family of a member.Its high-speed computing power and powerful real-time processing power and highly integrated design structure, making it is widely used in control applications.
In this paper,the class system based on TMS320F2812 chip TMS320C2000 structural characteristics and functional properties,using TI's TMS320F2812 processor chip design and production of a minimum experimental systems.It can realize data acquisition, processing and other functions.The minimum system is designed to facilitate the extension and expansion slot and the right through the external circuit connection can display, motor drive, signal and other functions, according to the design and production of hardware circuits, but also introduces the DSP software development environment for CCS and the DSP software development projects by the required documents, TI introduced the first paper companies to provide the basic structure, and based on minimum system, do I/O control experiments, interruption experiments, PWM control experiments, and ADC experiment.The minimum hardware debug test circuit designed to achieve data acquisition, processing and other functions.Results to achieve the desired results.
Keywords: C2000，Minimum System，TMS320F2812，CCS
目录
第一章绪论 (1)
1.1 引言 (1)
第二章TMS320F2812芯片介绍 (2)
2.1 TMS320F2812简介 (2)
2.2 TMS320F2812时钟 (2)
2.3 TMS320F2812存储器结构 (3)
2.3 TMS320F2812中断 (3)
2.4 TMS320F2812的模拟/数字转换器（A/D Converter） (4)
2.5 TMS320F2812的事件管理器 (4)
2.6 TMS320F2812的通信模块 (4)
第三章TMS320F2812最小系统硬件设计 (5)
3.1 TMS320F2812最小系统硬件框架 (5)
3.2电源电路设计 (5)
3.3 复位与JTAG接口 (5)
3.3 ADC部分电路设计 (6)
3.4 扩展插槽以及其他电路设计 (7)
3.4.1 引导ROM和引导模式选择 (7)
3.4.2 I/O以及其余引脚输出 (7)
3.5 电路板布局以及抗干扰措施 (8)
3.6 硬件焊接调试过程......................................................................................... 错误！未定义书签。

3.7 制作成品展示................................................................................................. 错误！未定义书签。

第四章TMS320F2812最小系统软件实验 (10)
4.1 TMS320F2812软件开发环境以及开发流程 ................................................ 错误！未定义书签。

4.2 CCS工程文件以及开发语言介绍 ................................................................. 错误！未定义书签。

4.3 软件例程开发头文件介绍............................................................................. 错误！未定义书签。

4.4 软件实验介绍 (10)
4.4.1 I/O控制实验 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

4.4.2 F2812的中断系统实验 ....................................................................... 错误！未定义书签。

4.4.3 F2812的事件管理器实验 ................................................................... 错误！未定义书签。

4.4.4 F2812的ADC实验............................................................................. 错误！未定义书签。

第五章TMS320F2812最小系统设计总结 ................................................................ 错误！未定义书签。

参考文献 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。

致谢 ............................................................................................................................... 错误！未定义书签。

第一章绪论
1.1 引言
DSP主要应用在数字信号处理中，其目的主要是为了能够满足实时信号处理的要求，因此需要将数字信号处理中的常用运算执行的尽可能快，这就决定了DSP的特点和关键技术[1]。

TMS320C2000系列DSP控制器，具有很好的性能。

集成了Flash存储器，高速A/D转换器以及可靠的CAN模块，主要应用于数字化控制。

TMS320F2812芯片是C2000中C28x系列的中重要的一员。

它高速的运算能力、强大的实时处理能力和高度集成化的设计结构，使得它被广泛地应用于控制领域。

DSP拥有高速处理的能力，TMS320F2812时钟性能可高达150M，具有高速先进的外部设备，采用CMOS低功耗技术，这些巨大的进步增加了DSP电路设计的复杂性，电路需要更好的稳定性以及抗干扰能力。

其中合理的供电电路设计和外设的布局，以及一些数字模拟隔离的采用和抗干扰的方法是DSP系统稳定工作的保障。

基于上述，下文将介绍C2000芯片系列中TMS320F2812芯片的结构特点，其最小系统的硬件设计，和基于最小系统进行软件开发的基础实验。

第二章TMS320F2812芯片介绍
2.1 TMS320F2812简介
TMS320F2812（以下简称F2812）是TI公司C2000系列中性价比较高的一款器件[2]。

该器件集成了丰富而又先进的外设，如128KB的FLASH存储器、4KB的引导ROM、数学运算表、电机控制外设、串口通信外设、2KB的OTPROM以及16通道高性能12位模数转换模块，提供了两个采样保持电路可以实现双通道信号同步采样，同时具有很高的运算精度（32位）和系统处理能力（达到150MIPS），可广泛应用于电力自动化、电机控制和变频家电等领域[6]。

于此同时，它在32位DSP 系列芯片中一种具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制能力[11]。

在当前比较热点的无线传感器网络平台和机器人控制检测中具有广泛的应用前景。

图1为F2812的功能框图。

图1 TMS320F2812功能框图
2.2 TMS320F2812时钟
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2.3 TMS320F2812存储器结构
TMS320F2812数字信号处理器采用增强的哈佛总线结构，能够并行访问程序和数据存储空间。

内部继承了大量的SRAM、ROM以及Flash等寄存器，并且采用统一的寻址方式（程序、数据和I/O 统一寻址），从而提高存储空间的利用率，方便程序的开发[1]。

F2812数字信号处理器还提供外部并行扩展接口，有利于开发大规模复杂系统。

F2812存储器包括片上存储器和片外存储器接口两部分。

F2812所有存储空间采用统一寻址[1]。

F2812应用32位数据地址和22位程序地址控制整个存储器以及外设，最大可寻址4G字（每个字16位）的数据空间和4M的控制空间[1]。

图2为F2812存储空间映射图。

图2 F2812存储空间映射图
2.3 TMS320F2812中断
TMS320F2812支持32个CPU级中断源，可以由软件激发；还可以通过硬件触发。

可以通过一个外设中断扩展器（PIE）来仲裁这些中断。

外设中断扩展模块可支持95个单个中断，分为12组[11]。

F2812用9个CPU时钟周期提取矢量并保存重要的CPU寄存器。

因此，CPU可以快速响应中断事件，并可以通过硬件和软件控制中断的优先级。

每个中断都可以在PIE块内启用和禁用。

2.4 TMS320F2812的模拟/数字转换器（A/D Converter）
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2.5 TMS320F2812的事件管理器
TMS320F2812片内外设事件管理器含有两个模块EV A和EVB，每个模块都包括两个通用目的（GP）定时器、3个全比较PWM单元、3个捕捉单元和1个正交编码脉冲电路[1]。

每个事件管理模块可同时产生多达8路带有比较的脉冲宽度调制（PWM），可产生6个编程死区和输出极性的PWM 输出通道[1]。

在高频链逆变电源的应用中，采用F2812的事件管理模块可实现SPW PM波形，该方法简单易行，TMS320F2812高达150MHZ的使高频链逆变电源无需修改原电路，只需简单修改程序就能实现输出电压和频率的调节，适用于对电压和频率有不同要求的场合[8]。

采用该模块还可应用于内反馈窜级调速系统，对PWM整流器进行控制，得到动态响应和精度非常优良的系统[10]。

2.6 TMS320F2812的通信模块
TMS320F2812还含有许多的供外围设备连接的通信模块。

1）TMS320F2812串行通信接口（SCI）是一个双线通信异步串行通信接口：
（1）具有16层的接收及发送缓存器。

（2）异步通信格式（NRZ）。

（3）可编程波特率，可编程停止位长度1或2位。

（4）数据长度1~8位可编程。

（5）错误检测：极性错误、过载错误、帧错误、中止错误等。

（6）两种唤醒模式：线空闲呼唤以及地址位呼唤。

（7）半双工或全双工操作。

（8）独立的接收/发送中断使能位。

2）CAN模块：
（1）0~8位可编程数据长度，带有32个信箱。

（2）完整的CAN控制器，符合CAN2.0规范。

（3）发送、接收标准帧（11位标识符）以及扩展帧（29位标识符）。

（4）提供接收信箱、发送信箱以及可配置的发送/接收信箱（信箱0/1）。

（5）提供低耗电模式，定时邮递功能。

（6）数字回路自测试模式。

（7）可编程通讯速率和中断控制。

3）串行外围接口（SPI）：
（1）1~16位可编程数据长度。

（2）主/从操作模式。

（3）同步发送接收帧。

（4）SPI时钟极性控制。

（5）支持多处理器通信。

4）多信道缓冲串行接口（McBSP）：
（1）独立的发送时钟，全双工通信。

（2）双缓冲发送，三缓冲发送，允许连续的数据流。

（3）支持128通道的发送与接收。

（4）多通道选择模式使能每个通道的块传输。

第三章TMS320F2812最小系统硬件设计
3.1 TMS320F2812最小系统硬件框架
本文设计的F2812最小系统的硬件框架图（如图3）。

本设计主要由电源电路、复位与JTAG接口、以及外部扩展接口组成。

图3 硬件框架图
3.2电源电路设计
此处
3.3 复位与JTAG接口
复位电路设计采用TPS3838K33芯片，其应用特点如上所介绍，设计的复位电路如图6。

图6 复位电路
所以F28XX/F28XXX芯片都采用5个1149.1-1990IEEE标准的测试接口和边界扫描结构的JTAG
信号接口，以及TI两个扩展接口（EMU0和EMU1）。

JTAG接口引脚定义如图7。

图8为JTAG引脚与DSP连接图。

为了避免DSP产生波纹电压噪声，TRST端子添加了一个2.2K的下拉电阻起到适当的保护作用[4]。

图7 JTAG接口引脚
图8 JTAG引脚与DSP连接图
3.3 ADC部分电路设计
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3.4 扩展插槽以及其他电路设计
3.4.1 引导ROM和引导模式选择
SCITXDA MDXA SPISTEA SPICLKA MODE
1 X X X FLASH
0 1 X X SPI
0 0 1 1 SCI
0 0 1 0 H0
0 0 0 1 OTP
0 0 0 0 PARALLEL 3.4.2 I/O以及其余引脚输出
为了简化最小系统电路，本文将F2812的其余I/O引脚全部引出，其引脚扩展插槽布局如图 12、图13。

图12 引脚扩展插槽1
图13 引脚扩展插槽2
3.5 电路板布局以及抗干扰措施
本文中电路板设计采用双层板。

以F2812芯片为中心，其他部分包括电源系统、JTAG插槽、ADC 插槽、其余引脚插槽。

布局按照地理位置优越性布局，使F2812各引脚线尽量能够直连避免穿插为原则。

其缺点是引脚扩展插槽繁多难以确定各个引脚在扩展槽的相应位置。

其优点是对于制图以及电路稳定性方面可以通过一个较为简单处理以及稳定性高的方案。

本文在对于高速的DSP器件电磁干扰，减小模数干扰的方案上采用了电感对模拟数字接地进行转换处理。

为了减小电源供电的噪声进入，在F2812的各个电源输入引脚中加入了旁路电容。

最后的抗除干扰上在电路板设计中后面板采用了地线大面积覆铜的处理。

图14 为F2812最小系统PCB设计最后完成图。

图14 F2812最小系统PCB图
图15 TMS320F2812的最小系统电路板（正）面
第四章TMS320F2812最小系统软件实验
4.4 软件实验介绍
完整内容（包括原理图，PCB板图以及源程序），请联系QQ：790450260 注明：2812论文
或给我写邮件：790450260@
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