新书速览|深入理解DSP:基于TMS320F28379D的开发与实践

《深入理解DSP:基于TMS320F28379D的开发与实践》

本书内容

《深入理解DSP:基于TMS320F28379D的开发与实践》介绍德州仪器（TI）公司最新推出的TMS320F2837xD系列DSP的开发和应用，以TMS320F28379D为代表详细介绍其基本结构、工作原理、应用配置以及开发实例等内容。《深入理解DSP:基于TMS320F28379D的开发与实践》共分为15章，首先简要介绍F28379D C28x+FPU的架构特点，然后基于CCS 10.3软件环境，讲解其基本使用方法、软硬件开发环境及基本开发流程。在详细介绍F28379D的硬件结构后，针对其功能强大的片上外设，重点解析片上中断及各类定时器的工作流程，并详细描述在控制和通信领域中常用的外设和接口的使用方法，包括通用输入/输出端口（GPIO）、模数转换器（ADC）、增强型脉宽调制器（ePWM）、增强型正交编码脉冲单元（eQEP）、增强型捕捉模块（eCAP）、异步串行通信接口（SCI）、同步串行外围接口（SPI）以及并行通信端口uPP等。最后，《深入理解DSP:基于TMS320F28379D的开发与实践》以F28379D为核心，展示了几种关键技术及其对应的开发实例，为读者提供了直观的、实用的技术参考。

本书作者

徐奇伟，重庆大学电气工程学院，副教授，博导，现为重庆大学电力电子与电力传动系主任。主要研究方向是高动态性能电驱动控制系统、故障诊断系统理论。主持173课题、国家自然科学基金、南网电网网级重点科研项目等各类项目30余项。在国内外高水平学术期刊上发表SCI/EI论文50余篇,授权国家发明专利10余项。

徐佳宁，就职于哈工大电气工程学院。博士后，先后主持或参加科研项目10余项，其中包括国家863电动车重大专项、国家电网科技项目、国家博士后基金面上项目、黑龙江省博士后基金、省部级科技公关重大项目等。主要研究方向是智能电网、电力系统调度、能源互联网、源网荷储一体化与虚拟电厂。发表SCI、EI等论文20余篇，授权或申请国家发明专利多项。

赵一舟，就职于重庆大学电气工程学院，讲师，先后主持或参加科研项目20余项，其中包括国家自然科学基金、南网电网网级重点科研项目等各类项、省部级科技公关重大项目等。发表SCI、EI等论文二十余篇，授权或申请国家发明专利十余项。

本书读者

《深入理解DSP:基于TMS320F28379D的开发与实践》适合广大电子工程师、自动化控制领域相关专业人员，也可作为高等院校电子信息、通信、计算机、自动控制等专业的本科生和研究生相关课程的教学用书或参考书。

本书目录

第 1 章  DSP芯片概述1

1.1  DSP的概念及特点1

1.1.1  DSP的基本概念1

1.1.2  DSP芯片的应用方向2

1.1.3  DSP芯片发展现状4

1.2  DSP芯片基本结构及主要功能5

1.3  有关DSP的数值处理基础8

1.3.1  DSP处理器中不同类型的数值运算8

1.3.2  定点数的常见标定方法9

1.3.3  定点处理器与浮点处理器的主要区别10

1.4  TMS320F2837xD的具体特性及整体资源介绍12

1.5  F28379D外部封装及引脚原理图16

1.5.1  F28379D外部封装16

1.5.2  F28379D引脚分配及其原理图18

1.6  F28379D电气特性及最小系统电路设计27

1.6.1  F28379D能耗问题及芯片电气特性27

1.6.2  F28379D最小系统设计31

1.7  本章小结34

1.8  习题35

第 2 章  开发环境与开发流程36

2.1  搭建开发环境36

2.1.1  CCS 10.3软件安装36

2.1.2  F2837xD运算支持包39

2.1.3  C2000Ware安装39

2.2  CCS 10.3软件介绍及开发流程41

2.3  几种常用的加速开发方法汇总44

2.3.1  C2000Ware45

2.3.2  MotorControl SDK45

2.3.3  DigitalPower SDK46

2.3.4  C2000 SafeTI Diagnostics Lib47

2.4  本章小结48

2.5  习题49

第 3 章  TMS320F28379D硬件结构50

3.1  F28379D芯片概述50

3.2  C28x核心运算单元及其结构52

3.2.1  C28x+FPU架构介绍52

3.2.2  复位及复位源56

3.2.3  外设中断及可/不可屏蔽中断59

3.2.4  PIE中断向量表62

3.2.5  CPU中断向量表70

3.2.6  芯片安全特性72

3.3  片上RAM及其结构77

3.3.1  专用RAM77

3.3.2  局部共享RAM77

3.3.3  全局共享RAM78

3.3.4  CPU消息RAM79

3.3.5  CLA消息RAM79

3.4  ROM引导及外设引导80

3.4.1  引导ROM和外设引导80

3.4.2  双代码安全模块83

3.5  看门狗及可配置逻辑块84

3.5.1  CPU计时器简介84

3.5.2  带有看门狗计时器的非可屏蔽中断85

3.5.3  看门狗86

3.5.4  可配置逻辑块87

3.5.5  功能安全89

3.6  控制律加速器、直接存储器访问以及核间通信89

3.6.1  控制律加速器90

3.6.2  直接存储器访问92

3.6.3  处理器间通信模块95

3.7  本章小结100

3.8  习题100

第 4 章  DSP开发基础102

4.1  CCS常用目标文件格式102

4.2  CCS工程文件结构106

4.3  CCS 10.3开发基础112

4.3.1  常见术语表与缩写词解释112

4.3.2  CCS软件概述113

4.3.3  CCS软件入门116

4.3.4  工程的构建与编译122

4.3.5  设置目标配置文件与程序调试128

4.4  C2000Ware软件开发套件135

4.4.1  C2000Ware概述136

4.4.2  利用C2000Ware快速上手DSP开发136

4.5  点亮LED——F28379D初步使用138

4.6  F28379D双核应用程序开发142

4.6.1  在线程序下载144

4.6.2  离线程序下载145

4.7  本章小结149

4.8  习题149

第 5 章  片上模拟外设器件及其开发实例151

5.1  模数转换器（ADC）152

5.1.1  F28379D片上ADC子系统及其配置方法155

5.1.2  ADC的两种信号模式157

5.1.3  不同模式下的ADC工作条件及转换误差表159

5.1.4  ADC信号模型参数及其时序图161

5.1.5  片上温度传感器168

5.2  比较器子系统168

5.2.1  比较器子系统的功能框图与封装169

5.2.2  比较器子系统的电气特性170

5.3  缓冲数模转换器174

5.3.1  缓冲数模转换器174

5.3.2  缓冲数模转换器的电气特性175

5.3.3  CMPSS DAC的动态误差177

5.4  ADC常用寄存器地址及其功能178

5.4.1  ADC基地址178

5.4.2  ADC_REGS寄存器映射179

5.4.3  ADC_REGS访问类型代码181

5.4.4  ADC关键寄存器的字段定义181

5.5  本章小结185

5.6  习题185

第 6 章  片上控制外设器件及其开发实例187

6.1  增强型采集模块187

6.2  增强型脉宽调制模块190

6.3  增强型正交编码脉冲（eQEP）198

6.4  高分辨脉宽调制模块201

6.5  Σ-Δ滤波器组203

6.5.1  使用ASYNC异步模式下的SDFM的电气特性及时序要求205

6.5.2  使用限定GPIO模式下的SDFM电气特性及时序要求208

6.6  总线架构及外设连接213

6.6.1  器件识别寄存器213

6.6.2  总线主设备对外设的访问214

6.7  eCAP、ePWM常用寄存器信息215

6.7.1  eCAP基地址表215

6.7.2  eCAP寄存器分布215

6.7.3  eCAP寄存器访问类型代码216

6.7.4  ePWM基地址表216

6.7.5  ePWM寄存器分布217

6.7.6  ePWM寄存器访问类型代码219

6.7.7  eCAP及ePWM的关键寄存器字段定义220

6.8  本章小结223

6.9  习题223

第 7 章  控制器局域网CAN总线协议225

7.1  CAN协议概述225

7.2  CAN协议的基本实现230

7.3  基于F28379D的CAN模块寄存器配置实例237

7.4  CAN常用寄存器信息及字段描述243

7.4.1  CAN基地址列表244

7.4.2  CAN寄存器分布244

7.4.3  CAN寄存器访问类型代码245

7.4.4  CAN寄存器字段描述246

7.5  本章小结249

7.6  习题249

第 8 章  I2C串行通信协议251

8.1  I2C串行通信协议概述252

8.2  I2C模块的电气特性及时序特征257

8.3  基于F28379D的I2C串行通信开发实例265

8.4  本章小结268

8.5  习题269

第 9 章  多通道缓冲串行端口McBSP270

9.1  McBSP串行通信端口概述270

9.2  McBSP模块的电气特性及时序特征271

9.3  基于F28379D的McBSP的数据回环操作实例280

9.4  本章小结286

9.5  习题286

第 10 章  串行通信接口SCI288

10.1  SCI串行通信接口概述288

10.2  基于F28379D的SCI开发实例297

10.3  本章小结301

10.4  习题301

第 11 章  串行外设接口SPI303

11.1  SPI串行外设接口概述303

11.2  SPI电气特性及时序要求305

11.3  基于F28379D的SPI开发实例309

11.4  本章小结313

11.5  习题313

第 12 章  通用串行总线控制器USB315

12.1  通用串行总线概述315

12.2  USB协议的电气特性及时序要求316

12.3  USB开发实例323

12.4  关键寄存器的字段信息326

12.5  本章小结328

12.6  习题329

第 13 章  通用并行端口uPP331

13.1  uPP通用并行端口概述331

13.2  uPP电气特性及时序要求334

13.3  基于F28379D的uPP开发实例337

13.4  关键寄存器字段信息341

13.5  本章小结342

13.6  习题343

第 14 章  有关DSP开发的几种关键技术345

14.1  传感关键技术346

14.1.1  模拟信号的精确数字表示及ADC优化方案346

14.1.2  硬件监视及ADC关键问题解决352

14.1.3  由CLB实现旋转传感编码器355

14.2  信号处理关键技术363

14.2.1  三角函数加速器与快速整数除法364

14.2.2  双精度浮点运算375

14.3  控制关键技术380

14.3.1  利用HRPWM减少极限环震荡380

14.3.2  快速检测过流、欠流与过压384

14.4  本章小结386

14.5  习题386

第 15 章  通用输入输出端口GPIO388

15.1  GPIO的基本功能与应用场景388

15.2  F28379D片上GPIO结构及相关寄存器配置389

15.3  GPIO开发实例397

15.4  本章小结400

15.5  习题400

参考文献402

本书特色

1在当今数字化与智能化交织的时代浪潮中，数字信号处理（DSP）技术宛如一颗璀璨的明珠，在工业控制、通信、消费电子等众多领域绽放出耀眼的光芒。而TI公司的TMS320F2837xD系列DSP芯片，凭借其卓越的性能和丰富的特性，成为业界瞩目的焦点。

2《深入理解DSP：基于TMS28379D的开发与实践》一书汇聚了TI公司前沿的DSP开发技术精华，深层次地挖掘TMS320F28379D芯片的每一处细节。不仅详细阐述了芯片的功能特点与工作原理，更将重点聚焦于各类外设资源的应用场景和寄存器配置，让您能够精准把握芯片的核心奥秘。无论是复杂的数学运算单元，还是高效的片上外设模块，都在本书的剖析下变得清晰易懂，为您在实际开发中灵活运用它们奠定了坚实的基础。

3值得一提的是，多位资深行业专家对本书给予了高度评价并倾力推荐。其中，TI中国大学计划的王沁更是亲自撰写推荐序，这无疑是对本书品质的高度认可。他们的认可，不仅是对本书内容专业性和实用性的背书，更是为广大读者指明了学习方向，让您在阅读本书时更加安心、自信。

4全书精心编排为15章，开篇第1章“DSP芯片概述”，引领您回溯DSP芯片的发展脉络，深入理解其在工业控制、信号处理等领域的关键地位，尤其是TMS320F2837xD系列作为TI公司控制类DSP产品的独特优势，让您对该芯片的诞生背景和应用价值有宏观的把握。

5第2章“开发环境与开发流程”，详细介绍TMS320F2837xD系列DSP芯片的开发环境搭建步骤。从CCS、C2000Ware等必要软件工具的安装、配置到调试方法，逐一为您讲解，确保您能够顺利搭建起属于自己的开发舞台。同时，作者还深入阐述了与开发相关的计算机理论，为后续的硬件编程筑牢根基。并且，本章总结的高效开发流程，如同一份宝贵的行动指南，帮助您快速上手，少走弯路，节省宝贵的时间和精力。

6第3章“TMS320F28379D硬件结构”深入芯片内部，细致入微地剖析其硬件架构。高性能CPU核心C28x系列的强大运算能力、各类多功能外设的丰富特性、片上内存系统的精巧设计以及时钟与电源管理的优化策略，都在您的眼前一一呈现，使您仿佛置身于芯片的内部世界，对其运行机制了如指掌，为进一步的开发工作做好充分准备。

7第4章“DSP开发基础”，则是您踏入DSP开发领域的第一步。在这里，您将学习到DSP编程的基础知识，包括C/C++语言在该领域的应用技巧、指令集特性、程序优化与调试的实用方法等。而且，通过手把手的入门教学案例，您能够快速上手DSP开发，积累宝贵的实践经验，为后续应对复杂的编程任务奠定坚实的信心和能力基础。

8第5章和第6章专注于“片上模拟与控制外设器件”，分别对模拟外设（如ADC、比较器子系统、DAC）和控制外设（如epwm、ecap、sdfm等增强型外设）进行了深入讲解。通过丰富的示例，这些外设的功能、配置方法及在实际应用中的使用环境清晰地展现在您的面前，让您能够根据项目需求灵活运用这些外设资源，实现各种复杂的功能设计。

9通信协议在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，第7章和第13章围绕各种常用的串/并行通信协议展开全面介绍。涵盖CAN、I2C、McBSP、SCI、SPI、USB、uPP等多种协议，每种协议都配备了详细的使用说明和示例代码，仿佛为您打开了一扇扇通往不同通信世界的大门，使您能够轻松理解和应用这些协议，实现设备之间的高效通信与协同工作。

10第14章“DSP开发关键技术”，集中探讨了DSP开发中的传感、控制及信号处理三大关键技术，通过实例分析与理论基础的完美结合，展示了如何将这些技术巧妙应用于实际项目中，如同一位智慧的长者，为您传授解决工程棘手问题的独门秘籍，助您在DSP开发的道路上披荆斩棘，攻克一个又一个难关。

11第15章“通用输入输出端口”详细介绍了F28379D的GPIO部分的开发基础及使用方法，包括GPIO引脚功能、应用场景、相关寄存器配置和字段定义信息等。这虽然是基础内容，但却是构建复杂系统的基石，让您在每一个细微之处都能精准把控，打造出稳定可靠的DSP应用系统。

12本书凭借其全面而深入的内容、权威的专家推荐以及清晰的知识体系，适合广大电子工程师、自动化控制领域的专业人员以及电子信息等相关专业的在校师生阅读。无论您是刚刚踏入DSP领域的初学者，面对这片知识的海洋感到迷茫和困惑；还是在DSP开发道路上摸爬滚打多年，渴望寻求技术突破的资深工程师，本书都将为您提供最宝贵的参考与指导。

13在这个物联网、智能制造等新兴技术日新月异的时代，DSP芯片的应用前景无比广阔。拥有一本《深入理解DSP：基于TMS28379D的开发与实践》，就如同握住了一把开启未来科技之门的钥匙。它将引领您在数字信号处理、自动化控制、嵌入式系统等领域畅游，助力您在高效的工程开发与迭代中披荆斩棘，迈向成功的彼岸。

14不要犹豫，让这本书成为您技术成长道路上的忠实伙伴，共同探索DSP芯片的无限可能！

本文摘自《深入理解DSP:基于TMS320F28379D的开发与实践》，获出版社和作者授权发布。