DSP控制器原理与应用技术

本书选择TI C2000 中的 32 位浮点处理器TMS320F28335，全面介绍DSP 控制器的原理与应用技术。本书共 8 章，主要内容包括绪论、硬件基础、软件开发基础、基本外设及其应用开发、控制类外设及其应用开发、通信类外设及其应用开发、DSP 应用系统设计、基于建模仿真的DSP 应用系统设计。每章均配有学习要求，并附有习题与思考题，便于教学与自学。本书内容较为全面，章节安排符合DSP 开发流程，结构合理、重点突出、通俗易懂，应用示例丰富，能够帮助读者由浅入深地掌握DSP 控制器原理与应用技术。 本书可作为普通高等院校相关专业学生的DSP 控制器原理与应用技术相关课程的教材，也可供相关领域科研人员自学参考。

姚睿，博士，副教授，1998年7月毕业于哈尔滨工业大学物理电子学与光电子学学科，主要从事嵌入式测控系统、DSP理论与技术、智能电路与系统等方面的研究工作。先后主持省部级教改项目2项，建设省研究生优秀课程1门；主编工业和信息化部“十二五”规划教材1部，参编教材4部，发表教改文章8篇；获国家级教学成果二等奖、省级教学成果一等奖和二等奖各1项。

第 1章 绪论 1.1　概述 1 1.1.1　数字信号处理及其实现方法 1 1.1.2　DSP的主要特点 2 1.2　DSP的发展及应用 3 1.2.1　DSP的发展 3 1.2.2　DSP的应用 3 1.3　DSP应用系统及其设计 4 1.3.1　DSP应用系统的构成 4 1.3.2　DSP应用系统的设计过程 4 1.4　典型DSP简介 5 1.4.1　市场上DSP的概况 5 1.4.2　TI公司的DSP概况 6 1.4.3　TMS320C2000系列DSP控制器 6 1.5　TMS320F28335 DSP控制器简介 8 1.5.1　TMS320F28335芯片封装和引脚 8 1.5.2　TMS320F28335 DSP控制器性能概述 9 1.6　DSP控制器的基本原理和学习方法 9 习题与思考题 10 第 2章 硬件基础 2.1　内部功能结构 12 2.1.1　总体结构及功能模块概述 12 2.1.2　存储器总线结构与流水线 13 2.2　中央处理单元 15 2.2.1　C28x CPU执行单元 16 2.2.2　C28x CPU兼容模式 17 2.2.3　C28x CPU寄存器组 18 2.2.4　FPU及其寄存器组 20 2.3　存储器与存储空间 20 2.3.1　存储空间映射 21 2.3.2　片内存储器配置 21 2.3.3　外部存储器接口 23 2.4　时钟源模块 23 2.4.1　概述 23 2.4.2　各子模块及其控制 24 2.5　电源与系统复位 29 2.5.1　供电电源 29 2.5.2　系统复位 29 习题与思考题 29 第3章 软件开发基础 3.1　DSP软件开发流程 31 3.2　汇编程序开发基础 32 3.2.1　寻址方式与指令系统 33 3.2.2　通用对象文件格式 35 3.2.3　汇编程序开发 38 3.3　C/C++程序开发基础 40 3.3.1　C/C++编译器 41 3.3.2　C/C++编程基础 42 3.4　C/C++和汇编语言混合编程 46 3.4.1　C/C++编译器运行环境 46 3.4.2　混合编程规则 49 3.4.3　混合编程方法 50 3.5　集成开发环境及其应用 53 3.5.1　集成开发环境简介 53 3.5.2　DSP应用程序开发调试示例 55 3.5.3　程序烧写 58 3.6　基于示例模板的驱动程序开发 59 3.6.1　驱动程序开发包简介 59 3.6.2　外设寄存器访问的硬件抽象层描述方法 59 3.6.3　片内外设驱动程序示例文件 62 3.6.4　驱动程序设计方法 63 习题与思考题 64 第4章 基本外设及其应用开发 4.1　通用输入输出模块 66 4.1.1　GPIO模块的结构与工作原理 66 4.1.2　GPIO模块的寄存器 67 4.1.3　GPIO模块应用示例 71 4.2　中断管理系统 74 4.2.1　中断管理系统概述 74 4.2.2　各级中断及其管理 75 4.2.3　中断响应过程 78 4.2.4　中断向量表及其映射与描述 80 4.3　CPU定时器 84 4.3.1　CPU定时器的结构与工作 原理 84 4.3.2　CPU定时器的寄存器 85 4.3.3　CPU定时器中断示例 85 习题与思考题 87 第5章 控制类外设及其应用开发 5.1　 增强脉宽调制模块 89 5.1.1　ePWM模块的结构及工作原理 90 5.1.2　ePWM模块的各子模块及其控制 91 5.1.3　ePWM模块的应用示例 103 5.1.4　高精度脉宽调制模块 105 5.2　增强捕获模块 107 5.2.1　捕获模式下eCAP通道的结构及工作原理 107 5.2.2　APWM模式下eCAP通道的结构及工作原理　 108 5.2.3　eCAP模块中断控制 109 5.2.4　eCAP模块的寄存器 109 5.2.5　eCAP模块应用示例 111 5.3　增强正交编码脉冲模块 113 5.3.1　光电编码器工作原理 113 5.3.2　eQEP模块的结构及工作原理 114 5.3.3　eQEP模块的子模块及其控制 114 5.3.4　eQEP模块中断控制 122 5.3.5　eQEP模块应用示例 123 5.4　模/数转换模块 128 5.4.1　ADC模块的结构及工作原理 128 5.4.2　ADC模块的寄存器 134 5.4.3　ADC模块应用示例 136 习题与思考题 138 第6章 通信类外设及其应用开发 6.1　串行通信接口模块 140 6.1.1　SCI模块的结构与工作原理 140 6.1.2　SCI模块的寄存器 146 6.1.3　SCI模块应用示例 150 6.2　串行外设接口模块 152 6.2.1　SPI模块的结构与工作原理 152 6.2.2　SPI模块的寄存器 156 6.2.3　SPI模块应用示例 159 6.3　增强控制器局域网模块 160 6.3.1　eCAN模块的结构与工作原理 161 6.3.2　CAN帧格式及邮箱配置 162 6.3.3　eCAN模块的操作控制 163 6.3.4　eCAN模块的寄存器 167 6.3.5　eCAN模块应用示例 174 6.4　多通道缓冲串口模块 177 6.4.1　McBSP模块的结构与工作原理 177 6.4.2　McBSP模块的寄存器 180 6.4.3　McBSP模块应用示例 185 6.5　I2C总线模块 188 6.5.1　I2C总线的构成及信号类型 188 6.5.2　I2C总线模块的结构与工作原理 188 6.5.3　I2C总线模块的寄存器 189 6.5.4　I2C总线模块应用示例 193 习题与思考题 195 第7章 DSP应用系统设计 197 7.1　DSP最小系统设计 197 7.1.1　电源电路设计 197 7.1.2　复位电路设计 200 7.1.3　时钟电路设计 200 7.1.4　JTAG接口电路设计 201 7.1.5　3.3V和5V混合逻辑系统接口设计 201 7.1.6　外部存储器扩展 202 7.2　模/数接口电路设计 203 7.2.1　片内ADC模块输入保护电路设计 203 7.2.2　并行ADC接口电路设计和访问 204 7.2.3　并行DAC接口电路设计和访问　 206 7.3　串行数据通信接口电路设计 208 7.3.1　串行通信接口 208 7.3.2　串行外设接口 209 7.3.3　CAN总线控制器接口 210 7.3.4　I2C日历时钟电路设计 210 7.4　人机接口及显示电路设计 214 7.4.1　键盘接口电路 214 7.4.2　LED显示电路 215 7.4.3　LCD及其接口电路 219 7.5　永磁同步电机DSP控制系统设计 222 7.5.1　永磁同步电机的数学模型 222 7.5.2　基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统设计 224 7.6　基于DSP的故障诊断系统设计 234 7.6.1　基于FFT与DSP的旋转整流器故障检测系统设计 234 7.6.2　基于DSP与信号处理的逆变器故障诊断系统设计 238 习题与思考题 242 第8章 基于建模仿真的DSP应用系统设计 244 8.1　基于Proteus的系统设计与仿真 244 8.1.1　Proteus开发环境简介 244 8.1.2　Proteus ISIS原理图设计 247 8.1.3　DSP系统设计与仿真 251 8.1.4　其他虚拟仿真示例 256 8.2　基于Simulink的系统建模与代码自动生成 264 8.2.1　Simulink建模环境简介 265 8.2.2　TMS320C2000嵌入式代码产生支持库 266 8.2.3　系统建模与代码快速生成方法 274 习题与思考题 278　　 附录 176引脚LQFP TMS320F28335引脚功能分配和描述 280 参考文献 287