嚴(yán)俊高 陳 潔

(1.蘇州職業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院自動化系，江蘇 蘇州215104；2.蘇州開藍(lán)能源科技有限公司，江蘇 蘇州215211）

電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)在信號處理、通信、電動機(jī)控制等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。由于DSP芯片所具有的特點(diǎn)，使其在各種各樣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸增多，特別是在交流調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用就是一個典型。因此許多學(xué)校相繼開設(shè)了DSP應(yīng)用的課程，為了方便學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)掌握DSP應(yīng)用技術(shù)，提出了一款通用的DSP芯片的基本系統(tǒng)。讀者可以使用該系統(tǒng)做一些基本的實(shí)驗(yàn)，也可以對其進(jìn)行二次開發(fā)，快速設(shè)計制作出應(yīng)用產(chǎn)品樣機(jī)。

1 芯片特性

TI公司推出的系列DSP芯片采用了先進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存放在不同的存儲空間內(nèi)，每個存儲空間都可以獨(dú)立訪問；程序總線和數(shù)據(jù)總線分開，提高了數(shù)據(jù)吞吐量。目前最具代表性的是TMS320F2812，該芯片是用于工業(yè)控制的高性能、多功能、高性價比的32位定點(diǎn)DSP芯片，最高可以在150MHz主頻下工作。

TMS320F2812 DSP是TI公司新推出的功能強(qiáng)大的32位定點(diǎn)DSP，是TMS320LF2407A的升級版本，最大的特點(diǎn)是速度比TMS320LF2407A有了質(zhì)的飛躍，從最高40M躍升到TMS320F2812的150M，處理數(shù)據(jù)位數(shù)也從16位定點(diǎn)躍升到32位定點(diǎn)。最大的亮點(diǎn)是其擁有EVA、EVB事件管理器和配套的12位16通道的AD數(shù)據(jù)采集，使其對電機(jī)控制得心應(yīng)手。再加上豐富的外設(shè)接口，如CAN、SCI等，在工控領(lǐng)域占有很大份額。該芯片有3種封裝形式，即179引腳的GHH封裝、176引腳的PGF封裝、128引腳的PBK封裝，其中PGF（LQTP）封裝的管腳排列如圖1所示。

圖1 LQTP封裝引腳排列

芯片的主要性能有：①芯片采用靜態(tài)CMOS技術(shù)制造，運(yùn)行頻率高達(dá)150MHz。②片上載有多種存儲器，其中128K×16 Flash、1K×16OTPROM、L0和L1：2組4K×16 SARAM、H0：1組8K×16SARAM、M0和M1：2組1K×16 SARAM。③16個12位模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換通道(ADC)：2×8通道的輸入多任務(wù)、兩個獨(dú)立的取樣-保持(Sample-and-Hold)電路、可單一或同步轉(zhuǎn)換、快速的轉(zhuǎn)換率：80ns/12.5MSPS。④高達(dá)56個通用輸入輸出（GPIO）口。⑤支持JTAG在線仿真接口。⑥提供三種串行通信端口：SPI、SCIs、eCAN。⑦使用C28x匯編語言或ANSIC/C++語言開發(fā)。⑧高達(dá)1M×16b的總存儲空間、可編程等待時間和讀寫時序的外部接口。⑨2路事件管理器等。除此之外，TI公司在網(wǎng)上還提供了好多模塊程序可方便、簡化、加快用戶應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。

圖2 基本系統(tǒng)框圖

圖3 基本系統(tǒng)原理圖

2 系統(tǒng)組成

本文介紹的TMS320F2812基本系統(tǒng)的框圖如圖2所示。由5VDC供電，板載TMS320F2812芯片、1個復(fù)位按鈕、外擴(kuò)1路RS232標(biāo)準(zhǔn)的SCI接口、外擴(kuò)1路RS485標(biāo)準(zhǔn)接口、外擴(kuò)1路CAN收發(fā)轉(zhuǎn)換電路、1個電源指示LED、間距2.0mm的排針將所有有用的管腳引出，提供14針標(biāo)準(zhǔn)JTAG調(diào)試接口，全面支持TDS、XDS等各類仿真器。

TMS320F2812芯片的電路原理如圖3(a)所示；JTAG接口電路原理如圖3(b)所示；CAN接口電路采用TI公司的3.3VCAN總線收發(fā)器，芯片型號為SN65HVD230。其電路原理如圖3(c)所示；RS485接口電路采用MAXIM公司的3.3VRS-485收發(fā)器，芯片型號為MAX3485。其電路原理如圖3(d)所示；RS232接口電路采用MAXIM公司的3.3VRS-232收發(fā)器，芯片型號為MAX3232。其電路原理如圖3(e)所示。

F2812基本系統(tǒng)采用4層PCB板大小94×64mm2，其引出腳如圖4所示。除了提供學(xué)習(xí)者實(shí)驗(yàn)外，還可應(yīng)用于電機(jī)控制、儀器、儀表、電力系統(tǒng)等工業(yè)現(xiàn)場、運(yùn)動控制產(chǎn)品中。

圖4 基本系統(tǒng)板引腳排列

3 使用實(shí)例

基本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境是CCS集成開發(fā)環(huán)境和XD510仿真器。板上設(shè)有符合IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的片內(nèi)掃描仿真接口（JTAG），用于實(shí)驗(yàn)或應(yīng)用系統(tǒng)的在線仿真調(diào)試。

本文取基本系統(tǒng)板上56個多功能GPIO口中的8個，外接8個發(fā)光二級管進(jìn)行流水燈演示。外接電路如圖5所示。由于F2812芯片輸出引腳輸出緩沖器驅(qū)動能力的典型值是4mA，為了保護(hù)芯片，在發(fā)光管與芯片引腳之間增加一片74HC373鎖存器。3.3V電源電路如圖6所示。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境采用CCS軟件、XDS510仿真器、F2812基本系統(tǒng)、外接電路。通過新建工程、添加源程序文件、編譯、下載程序并運(yùn)行程序。

圖5 流水燈演示電路

圖6 3.3V電源電路

實(shí)驗(yàn)程序如下：

內(nèi)容: 8個發(fā)光二極管LED1(L1)-LED8(L8)流水燈實(shí)驗(yàn)。

條件: 本程序需要DSP281x V1.00頭文件支持，另外還需配置成“boot to H0”操作方式。

除此之外引腳引導(dǎo)方式不需要其他硬件配置。

注意:函數(shù)中牽涉到的寄存器不受EALLOW保護(hù)，可正常訪問。

GPIO A口可通過8個發(fā)光二極管LED1(L1)-LED8(L8)觀察，

//引腳為低電平時，點(diǎn)亮LED.

//GPIOA7對應(yīng)GpioDataRegs.GPADAT.all中的第8位L8...GPIOA0對應(yīng)第1位(最低位)L1

程序下載后的運(yùn)行情況如圖7所示。

圖7 流水燈運(yùn)行中

圖8是該基本系統(tǒng)在某控制系統(tǒng)中公司信息顯示的應(yīng)用。除此之外，基本系統(tǒng)還可以進(jìn)行定時器實(shí)驗(yàn)、Flash燒寫實(shí)驗(yàn)、AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、RS232實(shí)驗(yàn)、RS485實(shí)驗(yàn)、CAN實(shí)驗(yàn)、PWM波形實(shí)驗(yàn)等等，由于篇幅關(guān)系這里不再列舉。

圖8

4 結(jié)束語

采用基本系統(tǒng)來進(jìn)行DSP實(shí)驗(yàn)，只要學(xué)習(xí)者自己動手設(shè)計（搭建）外部實(shí)驗(yàn)電路，既避免了復(fù)雜F2812PCB板設(shè)計，又提高了實(shí)驗(yàn)者的動手能力。與一體化的實(shí)驗(yàn)箱相比，由于TMS320F2812基本系統(tǒng)的價格能夠被學(xué)習(xí)者接受，且使用方便、操作簡單、搭建靈活，因此具有很大的推廣應(yīng)用價值。

［1］孫麗明，編.TMS320F2812原理及其C語言程序開發(fā)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

［2］謝青紅，張筱荔，編.TMS320F2812DSP原理及其在運(yùn)動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

［3］劉向東，編.DSP原理與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2007.