基于TMS320 F28335信號處理板的設計與實(shí)現

摘要 介紹了基于TMS320F28335測斜儀系統信號處理板的設計與實(shí)現。概述了TI公司TMS320F28335的功能特性和部分外圍接口、信號處理板的基本硬件結構及具體功能應用；分析了系統的軟件結構、各個(gè)模塊軟件的具體實(shí)現方式。整個(gè)系統，完成了從模擬信號采樣到DSC數字信號處理以及EEPROM的讀寫(xiě)和上位機通信過(guò)程。利用TMS320F28335的中斷技術(shù)，實(shí)現了各個(gè)功能模塊分別在各自的中斷線(xiàn)程中正常運行，而不會(huì )引起相互間的干擾，造成系統混亂。
關(guān)鍵詞 DSC；TMS320F28335；AD7656

TMS320F28335是，TI公司最新推出的一款32位浮點(diǎn)數字信號控制器，兼顧了DSP強大的處理核心和MCU豐富的片上外設。由于功能強大、性能穩定可靠，加上豐富的片上資源，在工業(yè)控制、環(huán)境探測、信號處理等嵌入式領(lǐng)域使用較為廣泛。本文首先介紹了TMS320F28335的特征和性能以及部分片上資源，然后介紹信號處理板的硬件設計以及硬件中各功能模塊的工作方式，最后對信號處理板的軟件系統加以詳細說(shuō)明。

1 TMs320 F28335結構特點(diǎn)
TMS320F28335采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，具有150 MHz的工作頻率。系統組成包括：包含浮點(diǎn)運算單元的CPU、片內存儲器、中斷管理模塊、片內集成外設。TMS320F28335的CPU采用與TMS320F28x相同的32位定點(diǎn)低功耗CPU，但其中包含一個(gè)浮點(diǎn)運算單元(FPU)，其32×32位的MAC操作及8級流水線(xiàn)技術(shù)使程序的執行不用高速存儲器也能達到較高的速度。中斷擴展模塊(PIE)共支持58個(gè)外設中斷，能夠快速響應中斷。片上存儲器包括最高達512 kB的閃存與68 kB的RAM，代碼安全性模塊具有128位密碼保護，用來(lái)保護Flash／OTP和部分SRAM，從而保證了相關(guān)寄存器的數據安全。BOOTROM中固化的代碼，提供了多種DSC啟動(dòng)方式。
TMS320F28335支持最多88個(gè)通用I／O口(GPIO)，GPIO的多路開(kāi)關(guān)寄存器(GPIO MUX)可以將一個(gè)引腳最多設置成4種可選工作模式：3種獨立的外設模式和1種通用的I／O模式，提高了引腳的利用率，使硬件設計時(shí)的布線(xiàn)更加簡(jiǎn)便合理。GPIO0-GPIO63引腳可以連接到8路外部中斷，使DSC能夠對外部設備進(jìn)行有效的中斷控制。
TMS320F28335內部首次引入了6路直接存儲器存取(DMA)模塊，為數據在CPU不參與運算的情況下在外設和存儲器之間進(jìn)行傳輸提供了一種硬件方法，為其他系統函數的執行釋放了帶寬。另外，DMA可以重新布置內存中的數據，優(yōu)化CPU處理。DMA模塊是基于事件工作機制的，它需要外設中斷觸發(fā)開(kāi)始數據傳輸，6個(gè)DMA通道可以分別設置中斷觸發(fā)源，并且每個(gè)通道包含自己的獨立PIE級中斷，以便CPU能夠控制DMA傳輸的起始或完成。
同時(shí)，TMS320F28335中包含了多種串行通信外設，其中最多可以包括2個(gè)CAN通信模塊，3個(gè)SCI(UART)模塊，1個(gè)SPI模塊和2個(gè)McBSP模塊，并加入了1個(gè)I2C模塊。這些外設加強了DSC的通信功能，為多控制器聯(lián)接提供了豐富的資源。此外，TMS320F28335支持IDLE，STANDBY和HALT這3種低功耗工作方式，并可通過(guò)關(guān)閉各個(gè)獨立片上模塊的時(shí)鐘，降低整體功耗，適合于電池供電等低耗電量硬件系統。

2 硬件系統設計
2．1 方案概述
該系統主要功能是DSC通過(guò)ADC采樣芯片對12路模擬信號進(jìn)行同時(shí)采樣。在DSC中進(jìn)行數據處理后通過(guò)異步串行收發(fā)器上傳到上位機。同時(shí)，上位機也可以通過(guò)異步收發(fā)器向DSC發(fā)送預先制定的命令，來(lái)控制信號處理板的工作模式和狀態(tài)。
按照功能要求，整個(gè)硬件電路可分為3部分：電源模塊、數字部分和模擬部分。其功能結構框圖如圖1所示。