高性能數字信號處理器TMS320LF2407A及應用

2.5 片內集成外設

　　TMS320LF2407A片內集成了豐富的外設，大大減少了系統設計的元器件數量。

　?、?串行通信口。TMS320LF2407A設有一個(gè)異步串行外設通信口（SCI）和一個(gè)同步串行外設通訊口（SPI），用于與上位機、外設及多處理器之間的通信。SCI即通用異步收發(fā)器（UART）支持 RS－232和RS－485的工業(yè)標準全雙工通信模式，用來(lái)與上位機的通信；SPI可用于同步數據通信，典型應用包括TMS320LF2407A之間構成多機系統和外部I/O擴展，如顯示驅動(dòng)。

　?、?A/D轉換模塊。包括兩個(gè)帶采樣/保持的各8路10位A/D轉換器，具有自動(dòng)排序能力，一次可執行最多16個(gè)通道的自動(dòng)轉換，可工作在8個(gè)自動(dòng)轉換的雙排序器工作方式或一組16個(gè)自動(dòng)轉換通道的單排序器工作方式。A/D轉換模塊的啟動(dòng)可以有事件管理器模塊中的事件源啟動(dòng)、外部信號啟動(dòng)、軟件立即啟動(dòng)等三種方式。

　?、?控制器區域網(wǎng)（CAN）。是現場(chǎng)總線(xiàn)的一種，主要用于各種設備的監測及控制。TMS320LF2407A片上CAN控制器模塊是一個(gè)16位的外設模塊，該模塊完全支持CAN2.0B協(xié)議，6個(gè)郵箱(其中0、1用于接收；4、5用于發(fā)送；2、3可配置為接收或發(fā)送)每次可以傳送0~8個(gè)字節的數據，具有可編程的局部接收屏蔽、位傳輸速率、中斷方案和總線(xiàn)喚醒事件、超強的錯誤診斷、自動(dòng)錯誤重發(fā)和遠程請求回應、支持自測試模式等功能。

　　CAN總線(xiàn)通信可靠性高，節點(diǎn)數有110個(gè)，傳輸速度高達1Mb/s（此時(shí)距離最長(cháng)為40m），直接通信距離可達10km（速率5kb/s以下），采用雙絞線(xiàn)差動(dòng)方式進(jìn)行通信，有很強的抗干擾能力。

　?、?鎖相環(huán)電路（PLL）和等待狀態(tài)發(fā)生器。前者用于實(shí)現時(shí)鐘選項；后者可通過(guò)軟件編程產(chǎn)生用于用戶(hù)需要的等待周期，以配合外圍低速器件的使用。

　?、?看門(mén)狗定時(shí)器與實(shí)時(shí)中斷定時(shí)器。均為8位增量計數器，前者用于監控系統軟件和硬件工作，在CPU出錯時(shí)產(chǎn)生復位信號；后者用于產(chǎn)生周期性的中斷請求。

　?、?外部存儲器接口?？蓴U展為192K字×16位的最大可尋址存儲器空間（64K字程序存儲器、 64K字數據存儲器、64K字I/O空間）。

　?、?數字I/O。TMS320LF2407A有40個(gè)通用、雙向的數字I/O引腳，其中大多數都是基本功能和一般I/O復用引腳。

　?、?JTAG接口。由于TMS320LF2407A結構復雜、工作速度快、外部引腳多、封裝面積小、引腳排列密集等原因，傳統的并行仿真方式已不適合于TMS320LF2407A的開(kāi)發(fā)應用。TMS320LF2407A 具有符合IEEE1149.1規范的5線(xiàn)JTAG（邊界掃描邏輯）串行仿真接口，能夠極其方便地提供硬件系統的在線(xiàn)仿真和測試。

　?、?外部中斷。有五個(gè)外部中斷（功率驅動(dòng)保護、復位、不可屏蔽中斷NMI及兩個(gè)可屏蔽中斷）。

　　3 主要應用

　　TMS320LF2407A為高性能的控制提供先進(jìn)、可靠、高效的信號處理與控制的平臺，它將數字信號處理的運算能力與面向高性能控制的能力集于一體，可以實(shí)現用軟件取代模擬器件，可方便地修改控制策略，修正控制參數，兼具故障監測、自診斷和上位機管理與通信等功能，將成為控制系統開(kāi)發(fā)的主流處理器 [3]，可廣泛應用于：工業(yè)電機驅動(dòng)；能量交換器如UPS、通信電源；自動(dòng)化系統如電力控制、抗鎖死制動(dòng)；磁盤(pán)/光盤(pán)伺服控制和大容量存儲產(chǎn)品；打印機、復印機和其他辦公產(chǎn)品；儀器、儀表；機器人控制。

　　TMS320LF2407A被廣泛用于數字化控制中，一個(gè)基于DSP的逆變電源控制系統原理框圖見(jiàn)圖2。系統主要由DSP（TMS320LF2407A）、電壓電流反饋、PWM驅動(dòng)放大電路、鍵盤(pán)顯示及上位機組成。當DSP接受主機發(fā)出的參考輸入后，將其轉換為PWM輸出，經(jīng)過(guò)驅動(dòng)放大送給逆變主電路，產(chǎn)生輸出。逆變電路輸出的電壓、電流反饋信號送入A/D轉換器引腳。通過(guò)光電編碼器檢測電機的轉動(dòng)方向及轉角，反饋回DSP的正交編碼脈沖電路（QEP），形成閉環(huán)控制，實(shí)時(shí)有效地控制交流電機。鍵盤(pán)和顯示由SPI同步串行口實(shí)現，用于讀取鍵盤(pán)輸入和寫(xiě)輸出到顯示器。DSP與上位機之間的通信由SCI異步串行口實(shí)現。JTAG接口用于系統的在線(xiàn)仿真和測試。

　　4 結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)工業(yè)控制性能要求的提高，控制方案的選擇變得越來(lái)越關(guān)鍵，逐步形成了由數字控制代替模擬控制的局面。TMS320LF2407A為數字控制應用提供了理想的解決方案。