本書(shū)介紹了TI公司的TMS320F28335 DSP在電機(jī)控制系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。針對(duì)TMS320F28335 DSP具有眾多功能強(qiáng)大的外設(shè)的特點(diǎn), 重點(diǎn)分析了時(shí)鐘與中斷控制的流程, 并描述了電機(jī)控制中常用的片上外設(shè)與接口, 如GPIO、ADC、ePWM、eQEP、eCAP、SCI、SPI、DMA、XINTF等的使用方法, 并附有具體的例程。
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（2）知識(shí)系統(tǒng)。本書(shū)介紹了TI公司的TMS320F28335 DSP在工業(yè)控制與電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。以CCS6.x版本為基礎(chǔ)，講述了其編程開(kāi)發(fā)的方法與流程，并描述了編譯器與鏈接器的各種典型選項(xiàng)及其含義。
（3）注重實(shí)踐。本書(shū)基于TMS320F28335 DSP的眾多片上外設(shè)，描述了電機(jī)控制中常用的片上外設(shè)與接口，如GPIO、ADC、ePWM、eQEP、eCAP、SCI、SPI、DMA、XINTF等的使用方法，并附有具體的例程。最后，描述了電機(jī)控制常用算法的具體實(shí)現(xiàn)，并給出了控制永磁同步電機(jī)的詳細(xì)例子。
Foreword
前言
TMS320F28335屬于TI公司的C2000系列DSP的高端系列。它具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理功能，集成了大量的外設(shè)供控制使用，具有微控制器（MCU）的功能，并兼有RISC處理器的代碼密度（RISC的特點(diǎn)是單周期指令執(zhí)行，寄存器到寄存器操作，以及改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、循環(huán)尋址）和DSP的執(zhí)行速度。除此之外，其開(kāi)發(fā)過(guò)程與微控制器的開(kāi)發(fā)過(guò)程又比較相似（微控制器的功能包括易用性、直觀(guān)的指令集、字節(jié)包裝和拆包、位操作），其處理能力強(qiáng)大，片上外設(shè)豐富，在高性能的電機(jī)控制領(lǐng)域中得到了廣泛的引用。
本書(shū)作者在TI公司從事C2000系列DSP開(kāi)發(fā)應(yīng)用多年，書(shū)中集合了作者在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)，供廣大讀者交流、討論。
本書(shū)共18章。
第1~15章講述基礎(chǔ)知識(shí)，首先簡(jiǎn)要介紹目前用于高性能電機(jī)控制開(kāi)發(fā)的DSP現(xiàn)狀，其次重點(diǎn)描述TMS320F28335DSPCPU+FPU的架構(gòu)特點(diǎn)。接著，基于目前最新的CCStudio6.x軟件，描述開(kāi)發(fā)、編程的思想與軟件的基本使用方法。最后針對(duì)TMS320F28335（書(shū)中簡(jiǎn)稱(chēng)F28335）DSP具有眾多功能強(qiáng)大的外設(shè)的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析時(shí)鐘與中斷控制的流程，并描述電機(jī)控制中常用的片上外設(shè)與接口，如GPIO、ADC、ePWM、eQEP、eCAP、SCI、SPI、DMA、XINTF等的使用方法，并附有具體的例程。
第16~18章為應(yīng)用部分，給出了交流調(diào)速中常用算法的DSP實(shí)現(xiàn)方法，并以永磁同步電機(jī)
為例，描述了完整的矢量控制系統(tǒng)及其DSP實(shí)現(xiàn)方案，最后描述了如何自己動(dòng)手打造一個(gè)最小系統(tǒng)板。
在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，參閱了一些優(yōu)秀的圖書(shū)和文獻(xiàn)資料，在此對(duì)這些作品的作者表示感謝。其中對(duì)TI公司器件手冊(cè)、用戶(hù)指南中圖表的直接引用已得到TI公司的授權(quán)。尤其要感謝清華大學(xué)出版社工作人員為本書(shū)的出版所做的大量工作。
由于時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中的疏漏與不當(dāng)之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)、指正。
編者
2017年5月
Contents
第1章電機(jī)控制DSP簡(jiǎn)介
1．1DSP芯片的主要特點(diǎn)
1．2常用電機(jī)控制芯片
1．3TI公司的DSP介紹
1．3．1C2000電機(jī)控制DSP的分類(lèi)
1．3．2F28335系列的特點(diǎn)
1．3．3F28335系列的引腳說(shuō)明
1．4F28335DSP的內(nèi)核
1．4．1CPU介紹
1．4．2總線(xiàn)結(jié)構(gòu)
1．4．3流水線(xiàn)機(jī)制
1．4．4FPU流水線(xiàn)
1．5F28335DSP的存儲(chǔ)器
1．5．1存儲(chǔ)器映射
1．5．2代碼安全模塊
1．6F28335DSP的片上外設(shè)
1．7習(xí)題
第2章軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)與編程方法
2．1基于CCS的開(kāi)發(fā)流程
2．2鏈接時(shí)的命令文件——cmd文件
2．3外設(shè)寄存器的頭文件與初始化
2．4數(shù)值的處理
2．4．1二進(jìn)制下2的補(bǔ)碼
2．4．2F28335的符號(hào)擴(kuò)展模式
2．4．3二進(jìn)制乘法
2．4．4二進(jìn)制小數(shù)
2．4．5定點(diǎn)編程與浮點(diǎn)編程
2．4．6IEEE754單精度浮點(diǎn)
2．4．7調(diào)用TI的實(shí)時(shí)浮點(diǎn)庫(kù)
2．5DSP編程中的數(shù)據(jù)類(lèi)型
2．6基于CCS6．x的開(kāi)發(fā)流程
2．6．1新建工程
2．6．2添加文件
2．6．3工程屬性配置
2．6．4程序調(diào)試
2．6．5燒寫(xiě)Flash
2．6．6CCS在線(xiàn)學(xué)習(xí)功能
2．6．7controlSUITETM學(xué)習(xí)套件
2．7習(xí)題
TMS320F28335DSP原理、開(kāi)發(fā)及應(yīng)用
第3章DSP的高級(jí)編程選項(xiàng)
3．1處理器選項(xiàng)
3．2程序優(yōu)化選項(xiàng)
3．3調(diào)試與路徑選項(xiàng)
3．4控制與語(yǔ)言選項(xiàng)
3．5預(yù)處理與診斷
3．6運(yùn)行時(shí)模型
3．7鉤子函數(shù)與庫(kù)函數(shù)
3．8匯編器選項(xiàng)
3．9文件、目錄與擴(kuò)展名
3．10代碼規(guī)范MISRAC
3．11鏈接器的基本選項(xiàng)
3．12C代碼的入口程序c_int00
3．13典型的編譯器配置選項(xiàng)
3．14實(shí)時(shí)運(yùn)行庫(kù)RTS的選擇
3．15習(xí)題
第4章F28335系統(tǒng)時(shí)鐘與中斷控制
4．1OSC與PLL模塊
4．1．1PLL功能配置
4．1．2時(shí)鐘信號(hào)監(jiān)視電路
4．1．3相關(guān)寄存器
4．1．4PLL配置注意事項(xiàng)
4．2外設(shè)時(shí)鐘信號(hào)
4.2.1相關(guān)寄存器
4．2．2XCLKOUT信號(hào)
4．3低功耗模式
4．4看門(mén)狗模塊
4．4．1工作原理
4．4．2相關(guān)寄存器
4．5CPU定時(shí)器0/1/2
4．5．1工作原理
4．5．2相關(guān)寄存器
4．6寄存器EALLOW保護(hù)
4．7外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊PIE
4．7．1PIE模塊概述
4．7．2中斷向量列表的映射地址
4．7．3中斷源
4．7．4中斷向量列表
4．7．5PIE模塊相關(guān)寄存器
4．7．6CPU中斷控制相關(guān)寄存器
4.7.7外部中斷控制寄存器
4．7．8應(yīng)用實(shí)例
4．8習(xí)題
第5章通用輸入/輸出端口
5．1GPIO概述
5．1．1GPIO工作模式
5．1．2數(shù)字I/O工作模式下的控制
5．1．3輸入限定功能
5．2相關(guān)寄存器
5．2．1功能選擇寄存器
5．2．2其他相關(guān)寄存器
5．3應(yīng)用實(shí)例
5．3．1GPIO配置步驟
5．3．2軟件設(shè)計(jì)
5．4習(xí)題
第6章模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊
6．1ADC概述
6．2轉(zhuǎn)換序列發(fā)生器工作原理
6．3不間斷自動(dòng)定序模式
6．3．1啟動(dòng)/停止模式
6．3．2ADC中斷控制
6．4轉(zhuǎn)換時(shí)鐘
6．5ADC基本電氣特性
6．5．1低功耗模式
6．5．2上電時(shí)配置順序
6．5．3片內(nèi)/片外參考電壓選擇
6．6ADC高級(jí)功能
6．6．1輸入校正功能
6．6．2序列發(fā)生器覆蓋功能
6．6．3DMA接口
6．7相關(guān)寄存器
6．7．1控制寄存器
6．7．2輸入通道選擇寄存器
6．7．3其他相關(guān)寄存器
6．8應(yīng)用實(shí)例
6．9習(xí)題
第7章增強(qiáng)型脈寬調(diào)制模塊
7.1概述
7.2ePWM各子模塊介紹
7.2.1時(shí)間基準(zhǔn)子模塊
7.2.2比較功能子模塊
7.2.3動(dòng)作限定子模塊
7.2.4死區(qū)產(chǎn)生子模塊
7.2.5斬波控制子模塊
7.2.6故障捕獲子模塊
7.2.7事件觸發(fā)子模塊
7.3相關(guān)寄存器
7.3.1時(shí)間基準(zhǔn)子模塊寄存器
7.3.2比較功能子模塊寄存器
7.3.3動(dòng)作限定子模塊寄存器
7.3.4死區(qū)產(chǎn)生子模塊寄存器
7.3.5斬波控制子模塊寄存器
7.3.6故障捕獲子模塊寄存器
7.3.7事件觸發(fā)子模塊寄存器
7.4應(yīng)用實(shí)例
7.4.1BUCK電路的控制
7.4.2半H橋逆變器的控制
7.4.3三相逆變器的控制
7.5習(xí)題
第8章增強(qiáng)型正交編碼脈沖模塊
8.1概述
8.1.1常用編碼器結(jié)構(gòu)
8.1.2轉(zhuǎn)速測(cè)量方法
8.1.3eQEP模塊整體結(jié)構(gòu)
8.2正交解碼單元
8.2.1位置計(jì)數(shù)器的輸入模式
8.2.2eQEP輸入極性選擇
8.2.3位置比較同步輸出功能
8.3位置計(jì)數(shù)器及控制單元
8.3.1位置計(jì)數(shù)器的運(yùn)行模式
8.3.2位置計(jì)數(shù)器的鎖存
8.3.3位置計(jì)數(shù)器的初始化
8.3.4eQEP位置比較單元
8.4邊沿捕獲單元
8.5eQEP看門(mén)狗電路
8.6中斷結(jié)構(gòu)
8.7相關(guān)寄存器
8.8應(yīng)用實(shí)例
8.8.1eQEP模塊配置
8.8.2應(yīng)用程序
8.9習(xí)題
第9章增強(qiáng)型捕獲模塊
9.1概述
9.1.1eCAP模塊簡(jiǎn)介
9.1.2eCAP工作模式介紹
9.2捕獲工作模式
9.2.1事件預(yù)分頻
9.2.2邊沿極性選擇與量化
9.2.3連續(xù)/單次捕獲控制
9.2.432位計(jì)數(shù)器及相位控制
9.2.5CAP1~CAP4寄存器
9.2.6中斷控制
9.3APWM工作模式
9.4相關(guān)寄存器
9.5應(yīng)用實(shí)例
9.5.1捕獲模式下絕對(duì)時(shí)間的獲取
9.5.2捕獲模式下差分時(shí)間的獲取
9.5.3APWM模式下的應(yīng)用
9.6習(xí)題
第10章串行通信接口模塊
10.1概述
10.2SCI模塊結(jié)構(gòu)及功能介紹
10.2.1SCI功能概述
10.2.2SCI多處理器通信
10.2.3空閑線(xiàn)多處理器模式
10.2.4地址位多處理器模式
10.2.5SCI通信格式
10.2.6SCI的中斷
10.2.7SCI波特率計(jì)算
10.2.8SCI增強(qiáng)功能
10.3相關(guān)寄存器
10.4應(yīng)用實(shí)例
10.5習(xí)題
第5章
通用輸入/輸出端口
通用輸入/輸出端口
GPIO作為與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，具有重要作用，在F28335DSP有限的引腳中，大多數(shù)引腳具有第二或第三功能，可以通過(guò)配置相應(yīng)的寄存器(GPIOMUX)在各個(gè)功能之間進(jìn)行切換。
5．1GPIO概述
F28335芯片提供了多達(dá)88個(gè)多功能引腳，每個(gè)引腳都可以配置成數(shù)字I/O工作模式或外設(shè)I/O工作模式，可以通過(guò)功能切換寄存器(GPxMUX1/2)進(jìn)行切換。當(dāng)不使用片內(nèi)外設(shè)時(shí)，可以將其配置成數(shù)字I/O工作模式，通過(guò)方向控制寄存器(GPxDIR)控制數(shù)字I/O的輸入/輸出方向，并可以通過(guò)輸入限定寄存器(GPxQSEL1/2)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行限定，從而消除外部噪聲信號(hào)。F28335的88個(gè)引腳被分為A、B、C三組端口，其中A端口包括GPIO0~GPIO31，B端口包括GPIO32~GPIO63，C端口包括GPIO64~GPIO87。表51和表52所示的寄存器可用來(lái)對(duì)GPIO進(jìn)行配置，從而滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，在5．2節(jié)中將對(duì)各個(gè)寄存器的具體定義進(jìn)行介紹。
表51GPIO控制寄存器
名稱(chēng)
地址
大小(×16位)
寄存器說(shuō)明
GPACTRL
0x6F80
2
GPIOA控制寄存器(GPIO0~GPIO31)
GPAQSEL1
0x6F82
2
GPIOA輸入限定選擇寄存器1(GPIO0~GPIO15)
GPAQSEL2
0x6F84
2
GPIOA輸入限定選擇寄存器2(GPIO16~GPIO31)
GPAMUX1
0x6F86
2
GPIOA功能選擇控制寄存器1(GPIO0~GPIO15)
GPAMUX2
0x6F88
2
GPIOA功能選擇控制寄存器2(GPIO16~GPIO31)
GPADIR
0x6F8A
2
GPIOA方向控制寄存器(GPIO0~GPIO31)
GPAPUD
0x6F8C
2
GPIOA上拉控制寄存器(GPIO0~GPIO31)
GPBCTRL
0x6F90
2
GPIOB控制寄存器(GPIO0~GPIO31)
GPBQSEL1
0x6F92
2
GPIOB輸入限定選擇寄存器1(GPIO0~GPIO15)
續(xù)表
名稱(chēng)
地址
大小(×16位)
寄存器說(shuō)明
GPBQSEL2
0x6F94
2
GPIOB輸入限定選擇寄存器2(GPIO16~GPIO31)
GPBMUX1
0x6F96
2
GPIOB功能選擇控制寄存器1(GPIO0~GPIO15)
GPBMUX2
0x6F98
2
GPIOB功能選擇控制寄存器2(GPIO16~GPIO31)
GPBDIR
0x6F9A
2
GPIOB方向控制寄存器(GPIO0~GPIO31)
GPBPUD
0x6F9C
2
GPIOB上拉控制寄存器(GPIO0~GPIO31)
GPCMUX1
0x6FA6
2
GPIOC功能選擇控制寄存器1(GPIO0~GPIO15)
GPCMUX2
0x6FA8
2
GPIOC功能選擇控制寄存器2(GPIO16~GPIO31)
GPCDIR
0x6FAA
2
GPIOC方向控制寄存器(GPIO0~GPIO31)
GPCPUD
0x6FAC
2
GPIOC上拉控制寄存器(GPIO0~GPIO31)
表52GPIO中斷及低功耗模式喚醒選擇寄存器
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