DSP之TMS320F2812基本系统及使用实例
2014-12-25严俊高
严俊高 陈 洁
(1.苏州职业大学电子信息工程学院自动化系，江苏 苏州215104；2.苏州开蓝能源科技有限公司，江苏 苏州215211）
电子信息技术的快速发展，数字信号处理技术已经在信号处理、通信、电动机控制等领域得到了广泛地应用。由于DSP芯片所具有的特点，使其在各种各样控制系统中的应用逐渐增多，特别是在交流调速系统中应用就是一个典型。因此许多学校相继开设了DSP应用的课程，为了方便学习者学习掌握DSP应用技术，提出了一款通用的DSP芯片的基本系统。读者可以使用该系统做一些基本的实验，也可以对其进行二次开发，快速设计制作出应用产品样机。
1 芯片特性
TI公司推出的系列DSP芯片采用了先进的哈佛总线结构，其主要特点是将程序和数据存放在不同的存储空间内，每个存储空间都可以独立访问；程序总线和数据总线分开，提高了数据吞吐量。目前最具代表性的是TMS320F2812，该芯片是用于工业控制的高性能、多功能、高性价比的32位定点DSP芯片，最高可以在150MHz主频下工作。
TMS320F2812 DSP是TI公司新推出的功能强大的32位定点DSP，是TMS320LF2407A的升级版本，最大的特点是速度比TMS320LF2407A有了质的飞跃，从最高40M跃升到TMS320F2812的150M，处理数据位数也从16位定点跃升到32位定点。最大的亮点是其拥有EVA、EVB事件管理器和配套的12位16通道的AD数据采集，使其对电机控制得心应手。再加上丰富的外设接口，如CAN、SCI等，在工控领域占有很大份额。该芯片有3种封装形式，即179引脚的GHH封装、176引脚的PGF封装、128引脚的PBK封装，其中PGF（LQTP）封装的管脚排列如图1所示。
图1 LQTP封装引脚排列
芯片的主要性能有：①芯片采用静态CMOS技术制造，运行频率高达150MHz。②片上载有多种存储器，其中128K×16 Flash、1K×16OTPROM、L0和L1：2组4K×16 SARAM、H0：1组8K×16SARAM、M0和M1：2组1K×16 SARAM。③16个12位模拟-数字转换通道(ADC)：2×8通道的输入多任务、两个独立的取样-保持(Sample-and-Hold)电路、可单一或同步转换、快速的转换率：80ns/12.5MSPS。④高达56个通用输入输出（GPIO）口。⑤支持JTAG在线仿真接口。⑥提供三种串行通信端口：SPI、SCIs、eCAN。⑦使用C28x汇编语言或ANSIC/C++语言开发。⑧高达1M×16b的总存储空间、可编程等待时间和读写时序的外部接口。⑨2路事件管理器等。除此之外，TI公司在网上还提供了好多模块程序可方便、简化、加快用户应用系统的开发。
图2 基本系统框图
图3 基本系统原理图
2 系统组成
本文介绍的TMS320F2812基本系统的框图如图2所示。由5VDC供电，板载TMS320F2812芯片、1个复位按钮、外扩1路RS232标准的SCI接口、外扩1路RS485标准接口、外扩1路CAN收发转换电路、1个电源指示LED、间距2.0mm的排针将所有有用的管脚引出，提供14针标准JTAG调试接口，全面支持TDS、XDS等各类仿真器。
TMS320F2812芯片的电路原理如图3(a)所示；JTAG接口电路原理如图3(b)所示；CAN接口电路采用TI公司的3.3VCAN总线收发器，芯片型号为SN65HVD230。其电路原理如图3(c)所示；RS485接口电路采用MAXIM公司的3.3VRS-485收发器，芯片型号为MAX3485。其电路原理如图3(d)所示；RS232接口电路采用MAXIM公司的3.3VRS-232收发器，芯片型号为MAX3232。其电路原理如图3(e)所示。
F2812基本系统采用4层PCB板大小94×64mm2，其引出脚如图4所示。除了提供学习者实验外，还可应用于电机控制、仪器、仪表、电力系统等工业现场、运动控制产品中。
图4 基本系统板引脚排列
3 使用实例
基本系统的开发环境是CCS集成开发环境和XD510仿真器。板上设有符合IEEE1149.1标准的片内扫描仿真接口（JTAG），用于实验或应用系统的在线仿真调试。
本文取基本系统板上56个多功能GPIO口中的8个，外接8个发光二级管进行流水灯演示。外接电路如图5所示。由于F2812芯片输出引脚输出缓冲器驱动能力的典型值是4mA，为了保护芯片，在发光管与芯片引脚之间增加一片74HC373锁存器。3.3V电源电路如图6所示。
实验环境采用CCS软件、XDS510仿真器、F2812基本系统、外接电路。通过新建工程、添加源程序文件、编译、下载程序并运行程序。
图5 流水灯演示电路
图6 3.3V电源电路
实验程序如下：
内容: 8个发光二极管LED1(L1)-LED8(L8)流水灯实验。
条件: 本程序需要DSP281x V1.00头文件支持，另外还需配置成“boot to H0”操作方式。
除此之外引脚引导方式不需要其他硬件配置。
注意:函数中牵涉到的寄存器不受EALLOW保护，可正常访问。
GPIO A口可通过8个发光二极管LED1(L1)-LED8(L8)观察，
//引脚为低电平时，点亮LED.
//GPIOA7对应GpioDataRegs.GPADAT.all中的第8位L8...GPIOA0对应第1位(最低位)L1
程序下载后的运行情况如图7所示。
图7 流水灯运行中
图8是该基本系统在某控制系统中公司信息显示的应用。除此之外，基本系统还可以进行定时器实验、Flash烧写实验、AD转换实验、RS232实验、RS485实验、CAN实验、PWM波形实验等等，由于篇幅关系这里不再列举。
图8
4 结束语
采用基本系统来进行DSP实验，只要学习者自己动手设计（搭建）外部实验电路，既避免了复杂F2812PCB板设计，又提高了实验者的动手能力。与一体化的实验箱相比，由于TMS320F2812基本系统的价格能够被学习者接受，且使用方便、操作简单、搭建灵活，因此具有很大的推广应用价值。
［1］孙丽明，编.TMS320F2812原理及其C语言程序开发[M].北京：清华大学出版社，2008.
［2］谢青红，张筱荔，编.TMS320F2812DSP原理及其在运动控制系统中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
［3］刘向东，编.DSP原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2007.
