基于DSP的最小系统研究

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1、基于DSP的最小系统研究控制理论与控制工程汪水明063113315前言TMS320LF240x是美国TI公司专门为了满足控制领域应用而设计的数字信号处。通过把一个高性能的DSP内核和微处理器的片内外设集成为一个芯片的方案,TMS320LF240xDSP成为了传统微控制单元和昂贵的多片MCU设计的一种廉价替代品。每秒30M条指令以上的处理速度，使其可以提供远远超过传统16位微处理器的性能。该控制器主要面向数字控制系统，特别是在运动控制领域，以及嵌入式开发系统设计中常常作为首选的微处理器芯片。本文针对那些对系统性能指标要求很高，需要采用诸如自适应控制、

2、模糊控制、卡尔曼滤波和状态控制等算法实现控制，但是需要的外设与接口又相对较少的控制对象，设计了一种以TMS320LF240x为核心的DSP最小应用系统通过简洁的外部接口电路，提供了丰富的硬件和软件资源，能够满足高性能系统的控制要求。1最小应用系统设计思路1.1TMS320LF240x的特点和资源TMS320LF240xDSP控制器}要具有如下特点：(1)采用高性能CMOS技术，使得供电电压降为3.3V,减小了控制器的功耗；(2)基于TMS320C2xxDSP的CP口内核，保证了与TMS320系列DSP代码兼容；(3)片内有高达32K﹡16hits的

3、Flash的程序存储器(ROM)；2.5K﹡16bits的数据/程序存储器；(4)两个事件管理器模块EVA和EVB，每个均包括如下资源：两个16位通用定时器；两个16位的PWM通道；对外部事件进行定时捕获的3个捕获单元，片内光电编码器接口电路；12通道的ADC事件管理器模块特别适用于控制交流异步电动机、各种控制电机和逆变器；(5)可扩展的外部存储器提供了3个独立空间：程序存储器(64K﹡716bits)，数据存储器(64K﹡16bits),输入/输出(I/O)空间(64K﹡16bits)，总共192K﹡16bits的存储空间；(6)看门狗(WD)定

4、时器；(7)8/16个多路复用的10位ADC输入通道；(8)CAN2.0B控制区域网模块接口和串行通信接(SCI)模块；(9)16位外部串行接口(SPI)模块；(10)5个外部中断源；(11)高达41个通用、双向的数字I/0引脚(多功能，可软件设置为通用I/0口)；(12)3种电源低功耗管理模式。1.2最小系统的设计思路微处理器系统设计的简繁主要体现在外设的扩展方式。TMS320LF240xDSP对外设空间的寻址，是通过不同指令和//引脚以及相应读、写总线时序的控制配合，来实现对程序、数据和IO三个独立空间地址映像区间的读写操作。TMS320LF2

5、40xDSP与扩展外设空间的连接如图1所示：图1：TMS320LF240xDSP与扩展外设空间的连接框图本文设计的最小应用系统是以TMS320LF2407ADSP芯片为核心，与复位电路、片外程序/数据存储器和串行通信电路等一起制作成最小系统，各种控制与检测信号则通过金手指与其它相应电路或扩展外设相连。这样既可以充分利用DSP具有的充足通用、双向数字I/O引脚，又可以提高系统抗干扰特性。71.3外设扩展空间连接方案的选择扩展的外围设备与DSP的连接一般可通过以下两种方式实现：(1)外设通过数据线扩展，其地址被映射到DSP的I/O存储空间。这种扩展方式

6、充分利用了2407A提供的64KI/O空间，将外设地址通过译码逻辑映射到I/O存储空间，通过引脚的时序控制，实现对外设的读写操作。(2)外设通过I/O端口扩展I/O端口与I/O存储空间是不同的概念，这种扩展方式是将外设直接与I/O引脚连接起来，即通过I/O端口以及映射寄存器建立与DSP的数据交换通道。2407A常用的主要外设(如SCI、CAN、SPI、LED、开关等)均可通过I/O端口扩展这种扩展外设的方法比较简单、直观，尤其适合I/O外设需求量不是很大的控制系统。考虑到实现的难易、可靠、成本以及最大限度利用I/O端口等因素，本最小系统主要采用第二

7、种连接方式，即外设通过I/O端口扩展实现与DSP的连接如果将I/O空间的有关总线通过接口插座进行扩展，则同样能够满足那些外设对I/O接口需求量较大的系统要求。1.4最小应用系统的电路组成本系统硬件平台采用模块化设计，分为基本电路和扩展控制电路两大部分基本电路包括：电源变换电路、复位电路、A/D直接输入通道和JTAG仿真电路等扩展电路包括：存储器及译码电路，串行通信RS-232/RS-485/CAN接口电路，SY1功能模块(包括D/A功能模块)和I/O端口应用模块等系统的硬件原理图如图2所示：7图2：最小系统原理图2DSP外围器件的选择由于2407A

8、是低电压供电芯片，所以外设扩展电路要特别注意采用与之匹配的新型器件，以保证整个电路的简洁、可靠和实用。主要器件的选择如下：