基于TMS320 F28335信號處理板的設計與實現(xiàn)

摘要 介紹了基于TMS320F28335測斜儀系統(tǒng)信號處理板的設計與實現(xiàn)。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(jié)構及具體功能應用；分析了系統(tǒng)的軟件結(jié)構、各個模塊軟件的具體實現(xiàn)方式。整個系統(tǒng)，完成了從模擬信號采樣到DSC數(shù)字信號處理以及EEPROM的讀寫和上位機通信過程。利用TMS320F28335的中斷技術，實現(xiàn)了各個功能模塊分別在各自的中斷線程中正常運行，而不會引起相互間的干擾，造成系統(tǒng)混亂。
關鍵詞 DSC；TMS320F28335；AD7656

TMS320F28335是，TI公司最新推出的一款32位浮點數(shù)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(wěn)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(tǒng)加以詳細說明。

1 TMs320 F28335結(jié)構特點
TMS320F28335采用高性能靜態(tài)CMOS技術，具有150 MHz的工作頻率。系統(tǒng)組成包括：包含浮點運算單元的CPU、片內(nèi)存儲器、中斷管理模塊、片內(nèi)集成外設。TMS320F28335的CPU采用與TMS320F28x相同的32位定點低功耗CPU，但其中包含一個浮點運算單元(FPU)，其32×32位的MAC操作及8級流水線技術使程序的執(zhí)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，用來保護Flash／OTP和部分SRAM，從而保證了相關寄存器的數(shù)據(jù)安全。BOOTROM中固化的代碼，提供了多種DSC啟動方式。
TMS320F28335支持最多88個通用I／O口(GPIO)，GPIO的多路開關寄存器(GPIO MUX)可以將一個引腳最多設置成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，使硬件設計時的布線更加簡便合理。GPIO0-GPIO63引腳可以連接到8路外部中斷，使DSC能夠?qū)ν獠吭O備進行有效的中斷控制。
TMS320F28335內(nèi)部首次引入了6路直接存儲器存取(DMA)模塊，為數(shù)據(jù)在CPU不參與運算的情況下在外設和存儲器之間進行傳輸提供了一種硬件方法，為其他系統(tǒng)函數(shù)的執(zhí)行釋放了帶寬。另外，DMA可以重新布置內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，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)開始數(shù)據(jù)傳輸，6個DMA通道可以分別設置中斷觸發(fā)源，并且每個通道包含自己的獨立PIE級中斷，以便CPU能夠控制DMA傳輸?shù)钠鹗蓟蛲瓿伞?br /> 同時，TMS320F28335中包含了多種串行通信外設，其中最多可以包括2個CAN通信模塊，3個SCI(UART)模塊，1個SPI模塊和2個McBSP模塊，并加入了1個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，并可通過關閉各個獨立片上模塊的時鐘，降低整體功耗，適合于電池供電等低耗電量硬件系統(tǒng)。

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