嵌入式DSP的原理與應用基于TMS320F28335
定 價：59 元
- 作者：馬駿杰 編著
- 出版時間：2016/3/1
- ISBN：9787512420670
- 出 版 社：北京航空航天大學出版社
- 中圖法分類：TN911.72
- 頁碼：406
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
本書以TMS320F28335（簡稱F28335）的工程應用為主線，從電力電子產品的嵌入式應用角度出發(fā)，介紹了其軟硬件的開發(fā)方法；例程內容力求涵蓋電力電子技術中所有的控制、算法、邏輯等操作.本書以提高讀者的DSP應用水平為目的，本著循序漸進的原則，前半部分基礎簡單，后半部分難度較高，詳細介紹了浮點算法開發(fā)、程序固化、FLASH 片上升級優(yōu)化、用戶自定義BootLoader等內容.本書例程不僅調試通過而且其基本思想均應用于目前主流電力電子產品中，具有很高的參考和實用價值.
本書摒棄以往翻譯TI數據手冊的弊端，結構更加嚴謹，內容更加注重理論與實際的結合，可作為自動化專業(yè)、電氣工程專業(yè)研究生和工程技術人員的參考用書.
隨著電力電子技術及相關控制理論的快速發(fā)展，高性能、高精度、高集成度的電力電子產品目前已經成為市場主流，這也對控制器性能的要求越來越高.TMS320F2833x（簡稱F2833x）屬于TI公司TMS320C2000（簡稱C2000）系列DSP產品，具有強大的數字信號處理功能.
2004年我第一次接觸的DSP是2812，遺憾的是只應用了其中的某幾個模塊.后來加入到全球知名的某電力電子公司從事嵌入式開發(fā)工作，系統(tǒng)地在TI公司開發(fā)的2812、2803x、28016等Piccolo系列DSP、F2833x系列Delfino以及TMS320F2837xD雙核系列DSP的基礎上進行了產品開發(fā).如果說實驗室的工作只是在DSP的基礎上做一些理論研究，分散、獨立地使用DSP的各個模塊，那么工作中尤其是對于產品的設計，我們會盡可能地去挖掘DSP的功能，甚至覺得原本豐富的資源都變得如此緊張了.我在參觀TI公司總部時與其工程師的交談更加明確了這一點：C2000系列并非只是功能強大的“單片機”，而是各個模塊內部相互強化，應用在電力電子控制領域的數字信號處理器.
本書是在嚴格參考TI數據手冊的基礎上結合作者多年的DSP開發(fā)經驗整理、歸納而成的，旨在達到理論與實踐的結合、知識與案例的統(tǒng)一，注重培養(yǎng)讀者運用知識創(chuàng)新能力和解決實際問題的工程能力.
全書共分為12章.第1~8章為F2833x的基本應用，內容涵蓋F28335幾乎所有模塊，對比了2812、2808等DSP與F2833x系列的不同點，旨在希望讀者快速掌握不同系列的特點.每章的應用實例不僅調試通過且其思想均已應用在市場主流電力電子產品中，具有很高的應用和參考價值.第9~12章屬于DSP的高級應用，難度較高但工程實用性很強.第9章系統(tǒng)地分析了FPU 模塊，歸納總結了浮點指令及庫函數應用，其中加入了大量的例程也是希望讀者能夠掌握其指令特點.第10章和第11章系統(tǒng)、詳盡地分析了API的使用，BootLoader和目前常見的片上FLASH 升級方案.其中如何自行建立Boot使其具有遠程FLASH 升級功能有相當高的工程應用價值.第12章為電力電子技術的應用，采用電力電子技術基本理論與DSP應用相結合，其中所包含的內容均代表了當下電力電子控制領域核心、常用、流行的元素，書中所給出的程序及其思想也為讀者擴展思維提供了幫助.
本書由哈爾濱理工大學的馬駿杰編寫并統(tǒng)稿，張思艷老師參與編寫了第4章和第6章.感謝李全利教授、王旭東教授和王哈力教授對本書出版的關心，感謝那些年陪伴我在電力電子科研道路上奮斗過的小伙伴們，感謝TI深圳辦事處的工程師對本書編寫提出的寶貴意見，還要感謝我的父母、岳父母、妻子給我的關愛和支持，并將此書獻給我即將出生的寶貝“子越”.
此外，本書還得到了汽車電子驅動控制與系統(tǒng)集成教育部工程研究中心、國家自然科學基金（51177031）、黑龍江省科技攻關項目（GB08A306）的大力支持，在此對相關的老師與同學表示衷心感謝！
由于作者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請讀者提出寶貴意見和建議.
作 者2015年9月13日
第1章 緒 論………………………………………………………………………… 1
1．1 數字信號處理………………………………………………………………… 1
1．1．1 模擬和數字信號的處理方式…………………………………………… 1
1．1．2 數字信號處理的優(yōu)缺點………………………………………………… 2
1．2 DSP的發(fā)展及特點…………………………………………………………… 3
1．3 DSP產品簡介………………………………………………………………… 5
1．3．1 TI公司的DSP產品…………………………………………………… 5
1．3．2 TMS320C28x產品簡介………………………………………………… 6
第2章 F28335的結構原理………………………………………………………… 8
2．1 F28335的內部結構…………………………………………………………… 8
2．2 F28335的CPU ……………………………………………………………… 10
2．2．1 CPU 運算單元………………………………………………………… 10
2．2．2 CPU 寄存器組………………………………………………………… 12
2．2．3 輔助寄存器算術單元ARAU ………………………………………… 14
2．2．4 FPU 浮點運算單元…………………………………………………… 15
2．3 F28335的存儲器及應用…………………………………………………… 15
2．3．1 SARAM 存儲器………………………………………………………… 17
2．3．2 FLASH 及使用詳解…………………………………………………… 17
2．3．3 BootROM ……………………………………………………………… 22
2．3．4 CSM 代碼安全模塊及使用詳解……………………………………… 24
2．3．5 OTP存儲器…………………………………………………………… 31
2．3．6 外設幀…………………………………………………………………… 31
2．3．7 外部存儲器接口………………………………………………………… 32
2．4 外設及引腳功能……………………………………………………………… 33
2．5 F28335的時鐘及控制……………………………………………………… 36
2．5．1 系統(tǒng)時鐘的產生………………………………………………………… 36
2．5．2 系統(tǒng)時鐘的分配………………………………………………………… 37
2．5．3 F28335的低功耗模式及相關寄存器………………………………… 42
2．5．4 F28335的看門狗模塊………………………………………………… 44
2．6 F28335的CPU 定時器……………………………………………………… 47
2．6．1 定時器結構……………………………………………………………… 47
2．6．2 定時器中斷申請………………………………………………………… 48
2．6．3 定時器寄存器及位域結構體定義……………………………………… 48
2．6．4 定時器應用例程———如何記錄函數的運行時間……………………… 51
第3章 集成開發(fā)環(huán)境及程序開發(fā)語言…………………………………………… 53
3．1 CCS集成開發(fā)環(huán)境………………………………………………………… 53
3．1．1 CCS集成的工具軟件………………………………………………… 53
3．1．2 CCSv5．4安裝及基本配置…………………………………………… 55
3．1．3 ControlSuite簡介……………………………………………………… 59
3．1．4 在CCSv5．4下運行工程項目………………………………………… 59
3．1．5 CCSv3．3到CCSv5．4的項目遷移…………………………………… 66
3．1．6 在CCSv5．4下新建一個工程文件…………………………………… 68
3．2 F28335匯編語言概述……………………………………………………… 74
3．2．1 F28335匯編指令描述………………………………………………… 75
3．2．2 尋址方式及常用匯編指令……………………………………………… 76
3．2．3 CMD文件及匯編程序示例…………………………………………… 80
3．2．4 匯編語言應用例程……………………………………………………… 82
3．3 F28335的C語言編程基礎………………………………………………… 83
3．3．1 F28335的C語言數據類型…………………………………………… 84
3．3．2 C語言的重要關鍵字…………………………………………………… 85
3．3．3 C語言CMD文件的編寫……………………………………………… 86
第4章 F28335的通用I/O 口…………………………………………………… 90
4．1 GPIO的功能結構…………………………………………………………… 90
4．2 GPIO寄存器及傳統(tǒng)定義方法示例………………………………………… 92
4．2．1 GPIO控制類寄存器…………………………………………………… 92
4．2．2 GPIO數據類寄存器…………………………………………………… 94
4．2．3 傳統(tǒng)寄存器定義方法示例……………………………………………… 95
4．3 寄存器的位域結構方法示例………………………………………………… 96
4．3．1 GPIO寄存器組類型定義……………………………………………… 96
4．3．2 定義存放寄存器組的存儲器段……………………………………… 101
4．3．3 寄存器組的存儲器段地址定位……………………………………… 102
4．3．4 寄存器位結構定義的使用…………………………………………… 102
4．4 GPIO應用例程…………………………………………………………… 103
第5章 F28335的中斷系統(tǒng)……………………………………………………… 104
5．1 中斷系統(tǒng)的結構…………………………………………………………… 104
5．1．1 中斷管理機制………………………………………………………… 104
5．1．2 中斷處理及響應過程………………………………………………… 106
5．1．3 CPU 中斷向量………………………………………………………… 106
5．1．4 CPU 級中斷相關寄存器……………………………………………… 108
5．2 PIE外設中斷擴展模塊…………………………………………………… 109
5．2．1 PIE模塊的結構……………………………………………………… 109
5．2．2 PIE中斷向量表映射………………………………………………… 110
5．2．3 PIE模塊相關寄存器………………………………………………… 117
5．2．4 PIE模塊寄存器的程序操作………………………………………… 119
5．3 非屏蔽中斷………………………………………………………………… 123
5．3．1 軟件中斷……………………………………………………………… 123
5．3．2 非法指令中斷………………………………………………………… 124
5．3．3 硬件NMI中斷……………………………………………………… 124
5．3．4 硬件復位中斷XRS…………………………………………………… 125
5．4 中斷應用實例———如何創(chuàng)建中斷嵌套服務程序………………………… 125
第6章 模/數轉換單元ADC …………………………………………………… 127
6．1 ADC模塊概述……………………………………………………………… 127
6．1．1 ADC模塊構成及原理………………………………………………… 127
6．1．2 時鐘及采樣頻率……………………………………………………… 130
6．1．3 ADC采樣工作方式…………………………………………………… 131
6．2 ADC模塊校準功能及使用詳解…………………………………………… 134
6．3 ADC模塊寄存器…………………………………………………………… 136
6．4 ADC性能實驗分析………………………………………………………… 143
6．5 ADC模塊的應用———如何進行數據處理及程序校準…………………… 146
第7章 F28335片上控制外設…………………………………………………… 148
7．1 增強型脈寬調制模塊ePWM ……………………………………………… 148
7．1．1 時間基準子模塊TB原理及應用…………………………………… 150
7．1．2 計數器比較子模塊CC原理及應用………………………………… 155
7．1．3 動作限定子模塊AQ 原理及應用…………………………………… 157
7．1．4 死區(qū)控制子模塊DB原理及應用…………………………………… 163
7．1．5 錯誤控制子模塊TZ原理及應用…………………………………… 165
7．1．6 事件觸發(fā)子模塊ET原理及應用…………………………………… 169
7．2 增強型捕獲模塊eCAP …………………………………………………… 174
7．2．1 eCAP工作模式……………………………………………………… 174
7．2．2 捕獲模塊寄存器……………………………………………………… 177
7．2．3 eCAP程序例程———如何捕獲外部脈沖信號……………………… 183
第8章 F28335的片上串行通信單元…………………………………………… 185
8．1 串行通信的基本概念……………………………………………………… 185
8．1．1 異步通信和同步通信………………………………………………… 185
8．1．2 串行通信的傳輸方向………………………………………………… 186
8．1．3 串行通信的錯誤校驗………………………………………………… 186
8．2 SCI通信模塊及應用……………………………………………………… 187
8．2．1 SCI通信模塊簡介…………………………………………………… 187
8．2．2 SCI工作原理………………………………………………………… 188
8．2．3 SCI基本數據格式…………………………………………………… 188
8．2．4 多處理器通信方式…………………………………………………… 190
8．2．5 SCI相關寄存器……………………………………………………… 191
8．2．6 SCI應用實例———如何實現(xiàn)異步通信數據的收發(fā)………………… 194
8．3 SPI通信模塊及應用……………………………………………………… 195
8．3．1 SPI模塊簡介………………………………………………………… 195
8．3．2 SPI工作原理………………………………………………………… 196
8．3．3 SPI的時鐘與波特率………………………………………………… 198
8．3．4 SPI相關寄存器……………………………………………………… 198
8．3．5 SPI模塊應用實例———如何建立有效的全雙工數據通信………… 202
8．4 McBSP模塊及應用………………………………………………………… 203
8．4．1 McBSP數據收發(fā)原理………………………………………………… 204
8．4．2 數據的壓縮和擴展…………………………………………………… 205
8．4．3 McBSP數據幀………………………………………………………… 205
8．4．4 時鐘及采樣率發(fā)生器………………………………………………… 207
8．4．5 McBSP工作模式簡介………………………………………………… 210
8．4．6 McBSP相關寄存器…………………………………………………… 210
8．4．7 McBSP的應用———如何實現(xiàn)在SPI模式下的數據收發(fā)…………… 218
8．5 I2C通信模塊及應用……………………………………………………… 220
8．5．1 I2C總線基礎………………………………………………………… 220
8．5．2 I2C相關寄存器……………………………………………………… 223
8．5．3 I2C應用實例———EEPROM 數據的讀/寫………………………… 227
8．5．4 I2C真實波形數據格式分析………………………………………… 229
8．6 CAN 通信模塊……………………………………………………………… 232
8．6．1 CAN 模塊簡介………………………………………………………… 232
8．6．2 CAN 相應寄存器……………………………………………………… 233
8．6．3 CAN 應用注意事項及數據收發(fā)程序詳解…………………………… 239
第9章 浮點運算單元……………………………………………………………… 245
9．1 浮點單元簡介……………………………………………………………… 245
9．1．1 C28x＋FPU 的特點…………………………………………………… 245
9．1．2 浮點指令流水線結構………………………………………………… 246
9．1．3 IEEE754單精度浮點格式…………………………………………… 247
9．2 FPU 的寄存器……………………………………………………………… 248
9．3 浮點匯編指令詳解………………………………………………………… 250
9．3．1 移動指令……………………………………………………………… 251
9．3．2 浮點算術運算指令…………………………………………………… 259
9．3．3 寄存器數據傳遞指令………………………………………………… 272
9．3．4 特殊運算指令………………………………………………………… 275
9．3．5 寄存器清0指令……………………………………………………… 276
9．4 F28335庫函數使用詳解…………………………………………………… 277
9．4．1 FPUFastRTS庫簡介……………………………………………… 278
9．4．2 FPUFastRTS庫使用方法………………………………………… 279
9．4．3 FPUFastRTS庫軟件優(yōu)化………………………………………… 280
9．4．4 FPU 軟件應用實例…………………………………………………… 281
第10章 BootLoader原理及應用………………………………………………… 283
10．1 BootLoader基本工作流程……………………………………………… 283
10．1．1 F2833x片內引導過程……………………………………………… 284
10．1．2 基本工作流程代碼解析……………………………………………… 285
10．2 BootLoader基本數據傳輸協(xié)議………………………………………… 289
10．2．1 16位數據流結構…………………………………………………… 289
10．2．2 8位數據流結構……………………………………………………… 290
10．2．3 數據引導裝載過程…………………………………………………… 291
10．2．4 數據格式轉換………………………………………………………… 292
10．3 引導模式之跳轉模式……………………………………………………… 294
10．3．1 FLASH 上電復位跳轉模式及代碼解析…………………………… 294
10．3．2 片上其他跳轉模式…………………………………………………… 296
10．4 引導模式之加載模式……………………………………………………… 297
第11章 打開FLASH 升級的“潘多拉”盒子…………………………………… 299
11．1 F2833xFLASH 燒錄基礎……………………………………………… 299
11．1．1 FLASH 燒錄的一般要求…………………………………………… 299
11．1．2 FLASH 燒錄步驟…………………………………………………… 300
11．2 CCS插件升級方式……………………………………………………… 300
11．2．1 CCSv3．3版本下的FLASH 升級………………………………… 300
11．2．2 CCSv5．4版本下的FLASH 升級………………………………… 301
11．3 SDFLASH 插件操作方式………………………………………………… 305
11．3．1 SDFLASH 的串行升級基本操作…………………………………… 305
11．3．2 如何更改串行升級文件……………………………………………… 310
11．4 用戶自定義升級方式……………………………………………………… 311
11．4．1 FLASH API的應用解析…………………………………………… 311
11．4．2 基于SCI總線的遠程FLASH 加載方案………………………… 315
第12章 基于F28335的電力電子應用案例分析……………………………… 323
附錄A CRC數據表……………………………………………………………… 402
附錄B SCIBoot參考代碼………………………………………………………… 404
參考文獻……………………………………………………………………………… 407
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