基于TMS320 F28335信号处理板的设计与实现

摘要 介绍了基于TMS320F28335测斜仪系统信号处理板的设计与实现。概述了TI公司TMS320F28335的功能特性和部分外围接口、信号处理板的基本硬件结构及具体功能应用；分析了系统的软件结构、各个模块软件的具体实现方式。整个系统，完成了从模拟信号采样到DSC数字信号处理以及EEPROM的读写和上位机通信过程。利用TMS320F28335的中断技术，实现了各个功能模块分别在各自的中断线程中正常运行，而不会引起相互间的干扰，造成系统混乱。
关键词 DSC；TMS320F28335；AD7656

TMS320F28335是，TI公司最新推出的一款32位浮点数字信号控制器，兼顾了DSP强大的处理核心和MCU丰富的片上外设。由于功能强大、性能稳定可靠，加上丰富的片上资源，在工业控制、环境探测、信号处理等嵌入式领域使用较为广泛。本文首先介绍了TMS320F28335的特征和性能以及部分片上资源，然后介绍信号处理板的硬件设计以及硬件中各功能模块的工作方式，最后对信号处理板的软件系统加以详细说明。

1 TMs320 F28335结构特点
TMS320F28335采用高性能静态CMOS技术，具有150 MHz的工作频率。系统组成包括：包含浮点运算单元的CPU、片内存储器、中断管理模块、片内集成外设。TMS320F28335的CPU采用与TMS320F28x相同的32位定点低功耗CPU，但其中包含一个浮点运算单元(FPU)，其32×32位的MAC操作及8级流水线技术使程序的执行不用高速存储器也能达到较高的速度。中断扩展模块(PIE)共支持58个外设中断，能够快速响应中断。片上存储器包括最高达512 kB的闪存与68 kB的RAM，代码安全性模块具有128位密码保护，用来保护Flash／OTP和部分SRAM，从而保证了相关寄存器的数据安全。BOOTROM中固化的代码，提供了多种DSC启动方式。
TMS320F28335支持最多88个通用I／O口(GPIO)，GPIO的多路开关寄存器(GPIO MUX)可以将一个引脚最多设置成4种可选工作模式：3种独立的外设模式和1种通用的I／O模式，提高了引脚的利用率，使硬件设计时的布线更加简便合理。GPIO0-GPIO63引脚可以连接到8路外部中断，使DSC能够对外部设备进行有效的中断控制。
TMS320F28335内部首次引入了6路直接存储器存取(DMA)模块，为数据在CPU不参与运算的情况下在外设和存储器之间进行传输提供了一种硬件方法，为其他系统函数的执行释放了带宽。另外，DMA可以重新布置内存中的数据，优化CPU处理。DMA模块是基于事件工作机制的，它需要外设中断触发开始数据传输，6个DMA通道可以分别设置中断触发源，并且每个通道包含自己的独立PIE级中断，以便CPU能够控制DMA传输的起始或完成。
同时，TMS320F28335中包含了多种串行通信外设，其中最多可以包括2个CAN通信模块，3个SCI(UART)模块，1个SPI模块和2个McBSP模块，并加入了1个I2C模块。这些外设加强了DSC的通信功能，为多控制器联接提供了丰富的资源。此外，TMS320F28335支持IDLE，STANDBY和HALT这3种低功耗工作方式，并可通过关闭各个独立片上模块的时钟，降低整体功耗，适合于电池供电等低耗电量硬件系统。

2 硬件系统设计
2．1 方案概述
该系统主要功能是DSC通过ADC采样芯片对12路模拟信号进行同时采样。在DSC中进行数据处理后通过异步串行收发器上传到上位机。同时，上位机也可以通过异步收发器向DSC发送预先制定的命令，来控制信号处理板的工作模式和状态。
按照功能要求，整个硬件电路可分为3部分：电源模块、数字部分和模拟部分。其功能结构框图如图1所示。