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DSP之TMS320F2812基本系统及使用实例

2014-12-25严俊高

科技视界 2014年25期
关键词:仿真器收发器原理

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.

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