基于TMS320F28335的信号处理电路设计

基于TMS320F28335的信号处理电路设计

摘要：鉴于TMS320F206即将停产，需要寻求一款DSP对其进行替代，替换DSP

后的信号处理电路需完成温度值、一路电气零位、三路加表惯性量、三路陀螺惯

性量的采集以及惯性量的补偿计算和数据组帧发送的功能。该信号处理电路基于

浮点DSP TMS320F28335，该DSP的引用简化了惯性测量装置中的误差补偿计算，为单位类似的产品提供了一套可行方案。TMS320F28335丰富的外设使得信号处

理电路具有可再简化的潜力，其在惯性测量装置信号处理电路中的应用具有广阔

前景。通过系统试验，验证了系统软硬件设计的正确性高的应用推广价值。

关键词：DSP；信号处理电路；浮点

1、前言

现有技术方案主要为TMS320F206+异步串口SC28L202的方案，电路上电后

完成外围电路的初始化，TMS320F206通过SC28L202相应的I/O完成AD7716的

配置，AD7716初始化完成后每隔一个固定时间自动完成加表数据的采集并输出

一个中断信号，所采数据存于FIFO中。陀螺每隔一个固定时间将一帧数据存于

SC28L202的FIFO中，当TMS320F206判到第四个AD7716中断来到后从相应的FIFO中取加表、陀螺数据，TMS320F206完成加表、陀螺数据温度补偿计算后组

帧并向相应的接口发送数据。

本文以某信号处理电路设计为背景，为了解决TMS320F206即将停产的问题，电路架构由TMS320F206+异步串口SC28L202的方案升级为TMS320F28335+异步

串口TL16C752CIPFB架构。其中DSP为TI公司的TMS320F28335 [1]，异步串口为

TI公司的TL16C752CIPFB [2]。

2、某信号处理电路原理TMS320F206+异步串口SC28L202架构设计

信号处理电路采用了TMS320F206+异步串口SC28L202架构。信号处理电路

主要由加速度计信号采集电路、陀螺信号采集电路、测温电路、数字信号处理及

控制电路、外设输出接口电路组成。

如果继续使用现有方案，现面临几个问题，主要表现在以下几个方面。

(1)TMS320F206即将停产，本方案中的DSP需进行更换；

(2)另外由于TMS320F206为定点DSP，而在补偿计算时要进行浮点运算，为满足

这种需要，在进行补偿时需要对数据进行复杂的移位操作，补偿计算耗时较多，

效率低下；

(3)总体需要更换异步串口SC28L202。

为了解决上述问题，DSP采用TI公司的TMS320F28335 ，异步串口采用TI公

司TL16C752CIPFB实现。该方法可以解决上述问题，但是，由于引入了DSP

TMS320F28335 ，异步串口TL16C752CIPFB，需要研究基于TMS320F28335的信号

处理电路设计，实现DSP、稳定、可靠的工作。

3、基于TMS320F28335信号处理电路架构设计

TMS320F28335数字信号处理器是属于TI公司C2000系列的一款浮点DSP控

制器，详细信息如下。

(1)单周期指令执行时间：最快达6.67ns；

(2)CPU： 32为定点处理器、单精度浮点运算单元、32位算术逻辑单元、16位×16位乘法器和32位×32位乘法器；

(3)存储器：地址空间为2M×16、SRAM为34K×16、OTP ROM为1K×16、引导

ROM为8K×16、FLASH为256K×16；

(4)片内外设：3个定时器、87个复用I/O引脚、1个同步串行口、3个异步串行口、2个eCAN、1个I2C、8个外部中断、16个通道12位ADC；

(5)供电电压：I/O口：3.3V、内核：1.9V。

与以往的定点DSP相比，该器件的精度高，成本低，功耗小，外设集成度高，数据及程序存储量大，AD转换精度更精确快速等。TMS320F28335具有150MHz

的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路得PWM输出，其中6路为TI特有的更高精度的PWM输出（HRPWM），12和16通道的ADC，得益于浮点运算单元，用户可快速编写控制

算法而无需在处理小数操作上耗费过多的时间和精力，并与定点C28x控制器软

件兼容，从而简化软件开发，缩短开发周期，降低开发成本。

信号处理电路主要由加速度计信号采集电路、陀螺信号采集电路、测温电路、数字信号处理及控制电路、外设输出接口电路组成，其原理框图如图1所示。

图1 信号处理电路原理框图

信号处理电路上电完成初始化，当中断到来后，TMS320F28335将从第一片

缓存器1中取出AD7716的转换结果。延时一段时间后，TMS320F28335再从

SC28L202的FIFO中读取光纤陀螺输出的数据，然后按系统要求对取得的加速度

计和光纤陀螺数据做相应补偿计算并进行数据组帧，然后每隔一定时间发送给外

设设备。

由于TMS320F28335具备32位浮点处理单元，在进行惯性量全温误差补偿时不用考虑采用定点DSP时浮点计算的复杂移位操作。这极大地简化了补偿计算，

提高了效率，与此同时这也简化了基于定点DSP惯性测量装置的标定系数，使标

定系数的计算更加简单。

此外，本方案中只用到了TMS320F28335小部分的硬件功能，完全开发出TMS320F28335的功能对与简化信号处理电路具有重要的意义。

5、结论

综上所述，数字信号处理器TMS320F28335在惯性测量装置信号处理电路中

的应用简化了以往补偿计算中的复杂工作，丰富的外设使得信号处理电路具有可

再简化的潜力，其在信号处理电路中的应用具有广阔前景。试验结果表明，该方

法工程实现简单，措施有效，达到了实际工程应用状态，具有较高的应用推广价值。

参考文献：

[1] 《TMS320F28335 DSP原理及开发编程》.刘陵顺.北京航空航天大学出版社；2011.

[2] 《TL16C752CIPFB 使用手册》.TI公司；2016.