DSP控制器原理與應用

許宜申，博士，教授，碩士研究生導師。
 2007年9月畢業於東南大學精密儀器及機械專業，獲得工學博士學位。
2007年11月至今，一直在蘇州大學從事儀器儀表與自動化技術、光電測試技術與儀器等方面教學科研工作。
其中，2015年2月～2016年2月，在新加坡南洋理工大學進行為期一年的學術交流訪問。
截至2019年9月，已主持完成省市級以上研究課題和橫向課題6項；現主持開放課題1項、橫向課題5項。
已發表研究論文三十餘篇；獲得授權發明專利6項、實用新型專利21項。

第1章 緒論 1
1．1 概述 1
1．1．1 信號、消息與信息 1
1．1．2 數字信號 1
1．1．3 DSP含義 2
1．1．4 數字信號處理方式 3
1．2 數字信號處理器的發展 4
1．3 DSP處理器的特點 5
1．3．1 改進的哈佛結構 5
1．3．2 流水線操作 6
1．3．3 硬件乘法器 6
1．3．4 特殊的DSP指令 7
1．3．5 快速的指令周期 7
1．4 DSP芯片設計的選擇 7
1．5 DSP應用系統開發 8
1．5．1 典型DSP應用系統 8
1．5．2 DSP應用系統開發流程 8

第2章 DSP最小硬件系統設計 10
2．1 DSP控制器簡介 10
2．1．1 TMS320F28335芯片封裝與引腳 10
2．1．2 TMS320F28335芯片內部功能結構 12
2．2 DSP的供電設計 16
2．2．1 TMS320F28335芯片的電源要求 16
2．2．2 電源解決方案 16
2．2．3 電源加電順序 17
2．3 時鐘設計 18
2．3．1 TMS320F28335芯片的時鐘源模塊概述 18
2．3．2 時鐘信號的產生 19
2．3．3 PLL模塊 19
2．4 復位電路設計 20
2．5 JTAG接口電路設計 21

第3章 軟件開發環境 23
3．1 開發工具與開發流程 23
3．1．1 開發工具 23
3．1．2 開發流程 23
3．2 CCS簡介及軟件安裝 24
3．2．1 CCS簡介 24
3．2．2 CCS軟件的安裝 25
3．2．3 CCS軟件安裝中的常見問題及其解決辦法 27
3．3 CCS 6．1與目標板的連接 28
3．3．1 定義工作區目錄 28
3．3．2 建立目標板配置環境 29
3．3．3 連接目標板 31
3．4 CCS工程項目的創建 32
3．4．1 完整工程的構成 32
3．4．2 創建CCS 6．1工程 33
3．4．3 生成項目可執行文件 38
3．5 CCS 6．1的仿真與燒寫 39
3．5．1 CCS 6．1的仿真操作 39
3．5．2 CCS 6．1的燒寫操作 41
3．6 CCS工程項目的調試 42
3．6．1 程序的運行控制 42
3．6．2 監視變量和寄存器 43
3．6．3 管理斷點 44
3．6．4 反彙編視圖 45
3．6．5 內存視圖 45
3．6．6 圖形和圖像可視化工具 46

第4章 中央處理器 48
4．1 CPU概述 48
4．1．1 內部結構 48
4．1．2 主要特性 50
4．2 TMS320F28335芯片的運算執行單元 50
4．2．1 輸入定標部分 51
4．2．2 乘法器模塊 51
4．2．3 ALU 52
4．2．4 ACC 52
4．3 TMS320F28335芯片的內核寄存器組 52
4．3．1 FPU寄存器組 53
4．3．2 CPU寄存器組 54
4．4 TMS320F28335芯片的時鐘及其控制 58
4．4．1 振盪器及PLL模塊 58
4．4．2 時鐘信號監視電路 59
4．4．3 時鐘控制相關寄存器 59
4．5 CPU定時器 66
4．5．1 CPU定時器的結構及原理 66
4．5．2 CPU定時器相關寄存器 67

第5章 通用輸入輸出接口 71
5．1 GPIO模塊結構與工作原理 71
5．2 輸入限定功能 73
5．2．1 異步輸入 73
5．2．2 僅與系統時鐘同步 73
5．2．3 用採樣窗進行限定 73
5．3 GPIO寄存器 75
5．3．1 GPIO控制類寄存器 75
5．3．2 GPIO數據類寄存器 81
5．3．3 GPIO中斷源與低功耗模式喚醒源選擇寄存器 83
5．4 GPIO引腳配置步驟 85

第6章 中斷管理系統 87
6．1 TMS320F28335芯片中斷管理系統結構 87
6．1．1 中斷管理機制 88
6．1．2 CPU中斷向量 91
6．1．3 CPU中斷相關寄存器 93
6．2 PIE模塊 94
6．2．1 PIE模塊結構 94
6．2．2 PIE中斷向量表映射 95
6．2．3 PIE模塊相關寄存器 99
6．3 不可屏蔽中斷 102
6．3．1 軟件中斷 102
6．3．2 硬件NMI中斷 102
6．3．3 非法指令中斷 103
6．3．4 硬件復位中斷 103

第7章 控制類外設及其應用 104
7．1 ePWM模塊 104
7．1．1 ePWM模塊概述 104
7．1．2 ePWM子模塊功能及其控制 106
7．1．3 ePWM模塊應用實例 123
7．1．4 高精度脈寬調製模塊 125
7．2 增強型脈衝捕獲模塊 128
7．2．1 eCAP模塊概述 128
7．2．2 捕獲模式 129
7．2．3 APWM模式 130
7．2．4 eCAP中斷控制 131
7．2．5 eCAP模塊的寄存器 131
7．2．6 eCAP模塊應用實例 133
7．3 增強型正交編碼模塊 137
7．3．1 正交編碼器概述 137
7．3．2 eQEP模塊結構 138
7．3．3 eQEP模塊的功能及其控制 139
7．3．4 eQEP中斷控制 148
7．3．5 eQEP模塊應用實例 150

第8章 串行通信類外設及其應用 158
8．1 串行通信基礎 158
8．1．1 異步通信與同步通信 158
8．1．2 串行通信數據的傳送方式 159
8．1．3 通信速率 159
8．1．4 串行通信的校驗 160
8．2 SCI模塊 160
8．2．1 SCI模塊概述 160
8．2．2 SCI模塊工作原理 161
8．2．3 SCI模塊寄存器 164
8．2．4 SCI模塊應用實例 169
8．3 SPI模塊 171
8．3．1 SPI模塊概述 172
8．3．2 SPI模塊的工作原理 172
8．3．3 SPI模塊寄存器 175
8．3．4 SPI模塊應用實例 179
8．4 I2C模塊 181
8．4．1 I2C總線概述 181
8．4．2 I2C總線模塊結構與工作原理 183
8．4．3 I2C總線模塊寄存器 185
8．4．4 I2C總線模塊應用實例 189

第9章 模/數轉換單元 196
9．1 ADC模塊概述 196
9．1．1 ADC模塊結構 196
9．1．2 ADC模塊的時鐘及採樣頻率 197
9．1．3 ADC模塊轉換結果 198
9．2 ADC模塊的工作原理 198
9．2．1 ADC模塊的排序模式 198
9．2．2 ADC模塊的採樣方式與通道選擇 200
9．2．3 ADC模塊的轉換模式 202
9．2．4 ADC模塊的中斷操作 202
9．2．5 ADC模塊的校準與DMA訪問 202
9．3 ADC模塊寄存器 203
9．4 ADC模塊應用實例 207

第10章 應用設計案例 210
10．1 蜂鳴器演奏 210
10．2 3×3矩陣鍵盤 215
10．3 數碼管顯示 219
10．4 數字電壓表 224
10．5 D/A轉換器 229
10．6 直流電機 231

參考文獻 237