TMS320F2812 DSP應(yīng)用技術(shù)
定 價(jià):32 元
叢書名:高等院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)系列精品教材
- 作者:徐科軍,陳志輝,傅大豐編著
- 出版時(shí)間:2010/2/1
- ISBN:9787030265135
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:TN911.72
- 頁碼:296
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
C2000系列DSP是Tl公司TMS320 DSP的三大系列之一,它既具有一般DSP芯片的高速運(yùn)算和信號(hào)處理能力,又和單片機(jī)一樣在片內(nèi)集成了豐富的外圍設(shè)備.所以,不僅適用于普通的數(shù)字信號(hào)處理,還適用于高性能數(shù)字控制系統(tǒng)。TMS320F2812是C2000系列中性能優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的一種。《TMS320F2812 DSP應(yīng)用技術(shù)》以TMS320F2812為代表,具體介紹TMS320F2812的結(jié)構(gòu)、尋址方式和指令系統(tǒng)、程序編寫和調(diào)試、數(shù)字I/O模塊、事件管理器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、SPl模塊、SCl模塊、eCAN控制器模塊、數(shù)字信號(hào)處理算法和電動(dòng)機(jī)數(shù)字控制。
《TMS320F2812 DSP應(yīng)用技術(shù)》可作為自動(dòng)化、電氣工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和儀器儀表等專業(yè)本科生和研究生的教材,也可供從事相關(guān)專業(yè)工作的科研和工程技術(shù)人員參考。
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數(shù)字信號(hào)處理器(digital signal processor,DSP)是一種運(yùn)算速度快、處理功能強(qiáng)且內(nèi)存容量大的單片微處理器,廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)、電氣設(shè)備、信號(hào)處理、通信、互聯(lián)網(wǎng)、儀器儀表和消費(fèi)電子產(chǎn)品等方面。C2000系列DSP是美國德州儀器公司(Texas Instruments Incor-poration,TI公司)TMS320 DSP的三大系列之一,它既具有一般DSP芯片的高速信號(hào)處理和運(yùn)算能力,又和單片機(jī)一樣在片內(nèi)集成了豐富的外圍設(shè)備。
在C2000系列中,TI公司首先推出的是以C24x為內(nèi)核的16位定點(diǎn)DSP,典型的指標(biāo)為:40MIPS(每秒百萬條指令),16~64KB Flash,10bit AIX,典型的代表是TMS320LF2407A。隨著DSP芯片應(yīng)用的不斷普及和深入,新的應(yīng)用場合對(duì)它的性能提出了更高的要求。于是,TI公司推出了以C28x為內(nèi)核的32位定點(diǎn)DSP,一般用TMS320C28x來統(tǒng)稱這一代芯片。目前這一代芯片分為兩個(gè)子系列:TMS320X281x(X可以取F、C和R,x可以取0、1和2)和TMS320F280x(x可以取1、6和8)。具體型號(hào)包括TMS320F2811、TMS320F2812、TMS320C2810、TMS320C2811和TMS320C2812等。TMS320F281x表示含有Flash的器件,TMS320C281x表示含有ROM的器件。該類芯片每秒可執(zhí)行1.5億次指令(150MIPS)、具有單周期32位×32位的乘和累加操作(MAC)功能。TMS320F281x片內(nèi)集成了128K/64K×16位的閃速存儲(chǔ)器(Flash),可方便地實(shí)現(xiàn)軟件的升級(jí)。此外,片內(nèi)還集成了豐富的外圍設(shè)備,有采樣頻率達(dá)12.5MSPS的12位16路模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、面向電機(jī)控制的事件管理器以及可為主機(jī)、測試設(shè)備、顯示器和其他組件提供接口的多種標(biāo)準(zhǔn)串口通信外圍設(shè)備等?梢,該類芯片既具備數(shù)字信號(hào)處理器卓越的數(shù)據(jù)處理能力,又像單片機(jī)那樣具有適于控制的片內(nèi)外圍設(shè)備及接口,所以,又被稱為數(shù)字信號(hào)控制器(digital signal controller,DSC)。在這類芯片中,TMS320F280x是根據(jù)一些用量較大的應(yīng)用場合而專門設(shè)計(jì)的簡化版,以降低成本,而TMS320F2812是這代芯片中的代表。所以,本書以TMS320F2812 DSP為代表,介紹其結(jié)構(gòu)、尋址方式和指令系統(tǒng)、程序編寫和調(diào)試、數(shù)字輸入/輸出模塊、事件管理器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊、串行外圍設(shè)備接口模塊、串行通信接口模塊、eCAN控制器模塊、數(shù)字信號(hào)處理算法和電機(jī)數(shù)字控制實(shí)例。全書共分ll章,具體內(nèi)容如下:
第1章介紹TMS320F2812芯片的性能和結(jié)構(gòu)、CPU結(jié)構(gòu)和寄存器、程序流、乘法操作、移位操作、CPIJ中斷與復(fù)位、流水線和存儲(chǔ)器映射。
第2章介紹尋址方式和指令系統(tǒng)。
第3章介紹I)SP軟件開發(fā)流程、TI的集成開發(fā)環(huán)境CCS以及DSK2812開發(fā)板。
第4章介紹數(shù)字I/O端口的工作模式、I/O端口寄存器及其使用方法。
第5章介紹事件管理器的組成、原理、功能和應(yīng)用。
第6章介紹ADC的特點(diǎn)、自動(dòng)排序器工作原理、ADC時(shí)鐘的預(yù)標(biāo)定、ADC的各種寄存器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器改善精度的方法以及應(yīng)用舉例——傳感器信號(hào)采集。
第7章介紹SPI模塊的組成、操作、中斷和控制寄存器以及應(yīng)用舉例。
目 錄
前 言
第1章 TMS320F2812的結(jié)構(gòu) 1
1.1 芯片性能和結(jié)構(gòu) 1
1.2 CPU結(jié)構(gòu)與寄存器 11
1.3 程序流 26
1.4 乘法操作 27
1.5 移位操作 28
1.6 CPU中斷與復(fù)位 32
1.7 流水線 41
1.8 存儲(chǔ)器映射 51
第2章 尋址方式和指令系統(tǒng) 55
2.1 尋址方式 55
2.2 C28x匯編語言簡介 64
第3章 程序編寫和調(diào)試 65
3.1 軟件開發(fā)流程 65
3.2 集成開發(fā)環(huán)境CCS 67
3.3 TMS320F2812開發(fā)板DSK2812 77
第4章 數(shù)字I/O模塊 85
4.1 概述 85
4.2 數(shù)字I/O端口工作模式 85
4.3 數(shù)字I/O端口寄存器 86
4.4 數(shù)字I/O端口應(yīng)用舉例 96
第5章 事件管理器模塊 99
5.1 概述 99
5.2 通用定時(shí)器 101
5.3 全比較單元 114
5.4 PWM電路 116
5.5 PWM波形產(chǎn)生 118
5.6 捕獲單元 123
5.7 正交編碼器脈沖電路 126
5.8 事件管理器中斷 128
5.9 事件管理器的寄存器 130
5.10 應(yīng)用舉例——頻率測量 133
第6章 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 136
6.1 概述 136
6.2 自動(dòng)排序器工作原理 138
6.3 ADC時(shí)鐘的預(yù)標(biāo)定 143
6.4 ADC供電模式和上電順序 144
6.5 ADC寄存器 145
6.6 應(yīng)用舉例——傳感器信號(hào)采集 156
第7章 SPI模塊 160
7.1 增強(qiáng)型SPI模塊簡介 160
7.2 SPI模塊操作 164
7.3 SPI中斷 166
7.4 SPI控制寄存器 170
7.5 應(yīng)用舉例——EEPROM存儲(chǔ)器讀寫 177
第8章 SCI模塊 182
8.1 SCI結(jié)構(gòu) 182
8.2 SCI寄存器 194
8.3 應(yīng)用舉例——串行通信 206
第9章 eCAN控制器模塊 211
9.1 eCAN控制器概述 211
9.2 eCAN控制器模塊寄存器 217
9.3 eCAN模塊的配置 236
9.4 應(yīng)用舉例——eCAN通信自測試 246
第10章 數(shù)字信號(hào)處理算法 252
10.1 基于FFT的頻譜分析 252
10.2 FIR數(shù)字濾波 258
第11章 電動(dòng)機(jī)數(shù)字控制 266
11.1 直流電動(dòng)機(jī) 266
11.2 無刷直流電動(dòng)機(jī) 270
11.3 永磁同步電動(dòng)機(jī) 284
參考文獻(xiàn) 296
在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中,PWM信號(hào)被用來控制電力電子器件的開關(guān)時(shí)間,以便為電動(dòng)機(jī)繞組提供所需的電流和能量。相電流的形狀和頻率以及提供給電動(dòng)機(jī)繞組的能量一起控制著電動(dòng)機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩。這里提供給電動(dòng)機(jī)的電壓和電流就是調(diào)制信號(hào),通常,調(diào)制信號(hào)的頻率要比PWM載波頻率低得多。
1.PWM信號(hào)的產(chǎn)生
為了產(chǎn)生一個(gè)PWM信號(hào),需要通過一個(gè)合適的定時(shí)器不斷重復(fù)地進(jìn)行計(jì)數(shù),其計(jì)數(shù)周期等于PWM的周期,用一個(gè)比較寄存器來保存調(diào)制值,比較寄存器中的值不斷地和定時(shí)器計(jì)數(shù)器相比較,一旦發(fā)生匹配,在相應(yīng)的輸出引腳上就產(chǎn)生一個(gè)跳變(從低到高或從高到低),當(dāng)發(fā)生第二次匹配或定時(shí)器周期結(jié)束時(shí),相應(yīng)的輸出引腳上又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)跳變(從高到低或從低到高)。通過這種方式,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)時(shí)間和比較寄存器的值成比例的輸出脈沖。這個(gè)過程在每個(gè)定時(shí)器周期里都會(huì)被重復(fù),但每次比較寄存器里的調(diào)制值又是不同的,這樣在相應(yīng)的輸出引腳上就能得到一個(gè)PWM信號(hào)。
2.死區(qū)
在許多運(yùn)動(dòng)/電動(dòng)機(jī)控制以及電力電子設(shè)備的應(yīng)用中,通常會(huì)將兩個(gè)功率器件(上級(jí)和下級(jí))串聯(lián)起來構(gòu)成一個(gè)功率轉(zhuǎn)換橋臂。為了避免受擊穿導(dǎo)致失效,兩個(gè)功率器件的導(dǎo)通周期不能有重疊。因此,需要一對(duì)無重疊的PWM輸出信號(hào)來正確地開啟和關(guān)閉這兩個(gè)橋臂。死區(qū)單元的作用就是從一個(gè)晶體管被截止到另一個(gè)晶體管被導(dǎo)通期間插人一段死區(qū)時(shí)間,這段時(shí)間延遲能確保一個(gè)晶體管導(dǎo)通之前另一個(gè)晶體管已經(jīng)完全關(guān)閉。具體延遲時(shí)間的長短通常由功率管的開關(guān)特性和特定應(yīng)用場合下的負(fù)載特性決定。
5.5.1 用事件管理器產(chǎn)生PWM輸出
三個(gè)比較單元中的任一個(gè)都可以與通用(GP)定時(shí)器1(對(duì)于EVA模塊)或通用定時(shí)器3(對(duì)于EVB模塊)、死區(qū)單元以及事件管理器模塊中的輸出邏輯一起,產(chǎn)生一對(duì)帶可編程死區(qū)和輸出極性可控的PWM輸出。對(duì)應(yīng)于每個(gè)EV模塊中的三個(gè)全比較單元,一共有六個(gè)這樣的專用PWM輸出引腳,這六個(gè)專用的輸出引腳可以非常方便地用來控制三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或無刷直流電動(dòng)機(jī)。由于比較動(dòng)作控制寄存器(ACTRx)的控制作用,PWM的輸出動(dòng)作具有很強(qiáng)的靈活性,因此,在許多應(yīng)用場合下也可以用來控制開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和同步磁阻電動(dòng)機(jī)。PWM電路還用來控制其他類型的電動(dòng)機(jī),如單軸或多軸控制應(yīng)用中的直流有刷電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。如果需要的話,每個(gè)通用定時(shí)器的比較單元也都可以用來產(chǎn)生基于自身定時(shí)器的PWM輸出。