嵌入式DSP的原理與應用：基於TMS320F28335(第2版)（簡體書）

本書以TMS320F28335(簡稱F28335)的工程應用為主線，從電力電子產品的嵌入式應用角度出發，介紹了其軟硬件的開發方法；例程內容力求涵蓋電力電子技術中所有的控制、算法、邏輯等操作。本書以提高讀者的DSP應用水平為目的，本著循序漸進的原則，前半部分基礎簡單，後半部分難度較高，詳細介紹了浮點算法開發、程序固化、FLASH片上升級優化、用戶自定義BootLoader等內容。本書例程不僅調試通過，而且其基本思想均應用於目前主流電力電子產品中，具有很高的參考和實用價值。本書是再版書，相比舊版，對部分內容進行了更新。

第1章緒論1

1.1數字信號處理1

1.1.1模擬和數字信號的處理方式1

1.1.2數字信號處理的優缺點2

1.2DSP的發展及特點3

1.3DSP產品簡介5

1.3.1TI公司的DSP產品5

1.3.2TMS320C28x產品簡介6

第2章F28335的結構原理8

2.1F28335的內部結構8

2.2F28335的CPU10

2.2.1CPU運算單元10

2.2.2CPU寄存器組12

2.2.3輔助寄存器算術單元ARAU14

2.2.4FPU浮點運算單元15

2.3F28335的存儲器及應用15

2.3.1SARAM存儲器17

2.3.2FLASH及使用詳解17

2.3.3Boot ROM22

2.3.4CSM及使用詳解24

2.3.5OTP存儲器31

2.3.6外設幀31

2.3.7外部存儲器接口32

2.4外設及引腳功能33

2.5F28335的時鐘及控制36

2.5.1系統時鐘的產生36

2.5.2系統時鐘的分配37

2.5.3F28335的低功耗模式及相關寄存器42

2.5.4F28335的看門狗模塊44

2.6F28335的CPU定時器47

2.6.1定時器結構47

2.6.2定時器中斷申請48

2.6.3定時器寄存器及位域結構體定義48

2.6.4定時器應用例程――如何記錄函數的運行時間51



第3章集成開發環境及程序開發語言53

3.1CCS集成開發環境53

3.1.1CCS集成的工具軟件53

3.1.2CCS v5.4安裝及基本配置55

3.1.3Control Suite簡介59

3.1.4在CCS v5.4下運行工程項目59

3.1.5CCS v3.3到CCS v5.4的項目遷移66

3.1.6在CCS v5.4下新建一個工程文件68

3.2F28335匯編語言概述74

3.2.1F28335彙編指令描述75

3.2.2尋址方式及常用彙編指令76

3.2.3CMD文件及匯編程序示例80

3.2.4匯編語言應用例程82

3.3F28335的C語言編程基礎83

3.3.1F28335的C語言數據類型84

3.3.2C語言的重要關鍵字85

3.3.3C語言CMD文件的編寫86

第4章F28335的通用I/O口90

4.1GPIO的功能結構90

4.2GPIO寄存器及傳統定義方法示例92

4.2.1GPIO控制類寄存器92

4.2.2GPIO數據類寄存器94

4.2.3傳統寄存器定義方法示例95

4.3寄存器的位域結構方法示例96

4.3.1GPIO寄存器組類型定義96

4.3.2定義存放寄存器組的存儲器段101

4.3.3寄存器組的存儲器段地址定位102

4.3.4寄存器位結構定義的使用102

4.4GPIO應用例程103

第5章F28335的中斷系統104

5.1中斷系統的結構104

5.1.1中斷管理機制104

5.1.2中斷處理及響應過程106

5.1.3CPU中斷向量106

5.1.4CPU級中斷相關寄存器108

5.2PIE外設中斷擴展模塊109

5.2.1PIE模塊的結構109

5.2.2PIE中斷向量表映射110

5.2.3PIE模塊相關寄存器117

5.2.4PIE模塊寄存器的程序操作119

5.3非屏蔽中斷123

5.3.1軟件中斷123

5.3.2非法指令中斷124

5.3.3硬件NMI中斷124

5.3.4硬件複位中斷XRS125

5.4中斷應用實例――如何創建中斷嵌套服務程序125

第6章模/數轉換單元ADC127

6.1ADC模塊概述127

6.1.1ADC模塊構成及原理127

6.1.2時鐘及採樣頻率130

6.1.3ADC採樣工作方式131

6.2ADC模塊校準功能及使用詳解135

6.3ADC模塊寄存器136

6.4ADC模塊的應用――如何進行數據處理及程序校準144

第7章F28335片上控制外設146

7.1增強型脈寬調製模塊ePWM146

7.1.1時間基準子模塊TB原理及應用148

7.1.2計數器比較子模塊CC原理及應用153

7.1.3動作限定子模塊AQ原理及應用156

7.1.4死區控制子模塊DB原理及應用161

7.1.5錯誤控制子模塊TZ原理及應用164

7.1.6事件觸發子模塊ET原理及應用168

7.2增強型捕獲模塊eCAP172

7.2.1eCAP工作模式173

7.2.2捕獲模塊寄存器176

7.2.3eCAP程序例程――如何捕獲外部脈衝信號182

第8章F28335的片上串行通信單元184

8.1串行通信的基本概念184

8.1.1異步通信和同步通信184

8.1.2串行通信的傳輸方向185

8.1.3串行通信的錯誤校驗185

8.2SCI通信模塊及應用186

8.2.1SCI通信模塊簡介186

8.2.2SCI工作原理187

8.2.3SCI基本數據格式187

8.2.4多處理器通信方式189

8.2.5SCI相關寄存器190

8.2.6SCI應用實例――如何實現異步通信數據的收發193

8.3SPI通信模塊及應用194

8.3.1SPI模塊簡介194

8.3.2SPI工作原理195

8.3.3SPI的時鐘與波特率197

8.3.4SPI相關寄存器197

8.3.5SPI模塊應用實例――如何建立有效的全雙工數據通信201

8.4McBSP模塊及應用202

8.4.1McBSP數據收發原理203

8.4.2數據的壓縮和擴展204

8.4.3McBSP數據幀204

8.4.4時鐘及采樣率發生器206

8.4.5McBSP工作模式簡介209

8.4.6McBSP相關寄存器209

8.4.7McBSP的應用――如何實現在SPI模式下的數據收發217

8.5I2C通信模塊及應用219

8.5.1I2C總線基礎219

8.5.2I2C相關寄存器222

8.5.3I2C應用實例――EEPROM數據的讀/寫226

8.5.4I2C真實波形數據格式分析228

8.6CAN通信模塊231

8.6.1CAN模塊簡介231

8.6.2CAN相應寄存器232

8.6.3CAN應用注意事項及數據收發程序詳解238

第9章浮點運算單元244

9.1浮點單元簡介244

9.1.1C28x+FPU的特點244

9.1.2浮點指令流水線結構245

9.1.3IEEE754單精度浮點格式246

9.2FPU的寄存器247

9.3浮點彙編指令詳解249

9.3.1移動指令250

9.3.2浮點算術運算指令258

9.3.3寄存器數據傳遞指令271

9.3.4特殊運算指令274

9.3.5寄存器清0指令275

9.4F28335庫函數使用詳解276

9.4.1FPU Fast RTS庫簡介277

9.4.2FPU Fast RTS庫使用方法278

9.4.3FPU Fast RTS庫軟件優化279

9.4.4FPU軟件應用實例280

第10章BootLoader原理及應用282

10.1BootLoader基本工作流程282

10.1.1F2833x片內引導過程283

10.1.2基本工作流程代碼解析284

10.2BootLoader基本數據傳輸協議288

10.2.116位數據流結構288

10.2.28位數據流結構289

10.2.3數據引導裝載過程290

10.2.4數據格式轉換291

10.3引導模式之跳轉模式293

10.3.1FLASH上電複位跳轉模式及代碼解析293

10.3.2片上其他跳轉模式295

10.4引導模式之加載模式296

第11章打開FLASH升級的“潘多拉”盒子298

11.1F2833x FLASH燒錄基礎298

11.1.1FLASH燒錄的一般要求298

11.1.2FLASH燒錄步驟299

11.2CCS插件升級方式299

11.2.1CCS v3.3版本下的FLASH升級299

11.2.2CCS v5.4版本下的FLASH升級300

11.3SDFLASH插件操作方式304

11.3.1SDFLASH的串行升級基本操作304

11.3.2如何更改串行升級文件309

11.4用戶自定義升級方式310

11.4.1FLASH API的應用解析310

11.4.2基於SCI總線的遠程FLASH加載方案314

第12章基於F28335的電力電子應用案例分析322

12.1數據定標322

12.2電路基本變量數學建模及實現323

12.2.1數學模型的搭建323

12.2.2數學模型的軟件實現326

12.3電力電子常見拓撲及發波算法分析327

12.3.1單相半橋電路及SPWM的DSP應用327

12.3.2單相全橋電路及單極倍頻SPWM333

12.3.3三相橋式電路及SVPWM相關算法應用341

12.3.4三相四橋臂電路及3DSVPWM算法應用355

12.3.5三電平電路及DSP應用365

12.4數字鎖相環設計370

12.4.1鎖相環的工作原理370

12.4.2鎖相環的數學建模372

12.4.3算法分析372

12.4.4軟件代碼詳解374

12.5數字濾波器的設計376

12.5.1FIR濾波器的數學模型及算法設計376

12.5.2IIR濾波器的數學模型及算法設計378

12.6基於F28335有源濾波器設計380

12.6.1諧波的基本概念381

12.6.2並聯APF工作原理382

12.6.3數學模型及算法分析384

12.6.4DFT變換法控制器系統設計386

12.6.5軟件算法關鍵代碼解析387

附錄ACRC數據表393

附錄BSCI Boot參考代碼395

參考文獻398