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電子電信技術 電子電信技術 通信與無線電學應用
 
 
 
 
DSP原理及應用:TMS320F28335架構•功能模塊及程序設計
 叢書名稱: 高等學校電子信息類專業系列教材
 作  者: 張小鳴
 出版單位: 清華大學
 出版日期: 2019.01
 進貨日期: 2019/3/19
 ISBN: 9787302499381
 開  本: 16 開    
 定  價: 518
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編輯推薦:

《DSP原理及應用:TMS320F28335架構、指令、功能模組及程式設計》主要介紹TI公司生產的TMS320F28335 DSP 控制器的硬體結構以及常用片上外設模組應用程式開發方法。重點介紹了外部介面擴展技術,片上系統控制模組、GPIO模組、PIE模組、ADC模組、SCI模組、SPI模組的應用程式開發範本和開發方法。同時本書還配有各章習題參考答案,便於讀者自學。


內容簡介:

本書主要介紹TI(美國德州儀器)公司生產的TMS320F28335 DSP 控制器硬體結構以及常用片上外設模組應用程式開發方法。本書概述TMS320F28335的結構特點、電氣特性、封裝形式,簡要介紹CPU結構、CPU寄存器、片上每個外設模組的基本結構和特性。詳細介紹了CCS 3.3所有功能表命令,包括提高數位信號處理演算法調試效率的探針命令和GEL(通用擴展語言)命令。重點介紹了外部介面擴展技術,片上系統控制模組、GPIO模組、PIE模組、ADC模組、SCI模組、SPI模組的應用程式開發範本和開發方法。通過本書學習,讀者能夠全面掌握TMS320F28335軟硬體系統的設計方法和調試方法,能夠將不同片上外設模組的工程範本組合到一個工程檔中,快速創建應用工程檔。另外,本書還詳細介紹了基2 DITQFFT蝶形運算的微機反覆運算演算法和DSP實現程式。本書還配有各章習題和參考答案,便於讀者自學。 本書可作為高等院校電子、通信、自動化、電腦等本科或研究生的教材,也可作為控制領域相關工程技術人員的參考書。


圖書目錄:

第1章DSP控制器概述

1.1DSP的概念

1.2DSP的特點

1.3DSP控制器結構與主要特點

1.4定點DSP和浮點DSP的數值處理方法

1.4.1二進位定點數定標標記法

1.4.2二進位定點數運算規則

1.4.3十Q二進位數字手工快速轉換演算法

1.4.4二Q十進位數字手工快速轉換演算法

1.4.5二Q十進位整數電腦典型轉換演算法

1.4.6二Q十進位小數電腦典型轉換演算法

1.4.7二進位浮點數資料格式與運算規則

1.5定點DSP與浮點DSP比較

1.6F28335與STM32系列ARM比較

1.7F28335的引腳與封裝圖

1.8F28335的主要電氣特性

1.8.1F28335的電源特性

1.8.2F28335電流消耗的減少方法

1.9F28335最小硬體系統設計

1.10CCS 3.3整合式開發環境安裝與開發流程

1.10.1CCS 3.3安裝及設置

1.10.2F2833x浮點庫安裝

1.10.3CCS軟體發展工具

1.10.4CCS軟體發展流程

習題

小結

第2章TMS320F28335硬體結構

2.1概述

2.2CPU結構

2.2.1CPU內核

2.2.2乘法器

2.2.3移位元器

2.2.4匯流排結構

2.2.5CPU寄存器

2.2.6狀態寄存器ST0/ST1

2.2.7CPU中斷控制寄存器

2.3記憶體結構

2.3.1記憶體映射圖

2.3.2片上通用記憶體塊

2.3.3片上安全密碼保護、雙映射記憶體塊

2.3.4片上DMA記憶體塊

2.3.5片上Flash記憶體塊

2.3.6片上OTP

2.3.7片上安全代碼模組

2.3.8片上Boot ROM

2.4片上外設幀

2.4.1防寫寄存器的訪問特性

2.4.2器件模擬寄存器

2.4.3Flash/OTP配置寄存器

2.4.4代碼安全模組寄存器

2.4.5PIE向量表

2.4.6系統控制寄存器

2.4.7GPIO複用寄存器

2.4.8eCAN寄存器

2.4.9ePWM1~ePWM6寄存器

2.4.10XINTF寄存器

2.5外部介面XINTF

2.5.1外部介面XINTF時序

2.5.2XINTF的外記憶體擴展

2.5.3XINTF擴展I/O外設

2.6片上外設模組功能劃分

2.7系統初始化模組

2.7.1系統控制模組

2.7.2通用目的I/O模組

2.7.3外設中斷擴展模組

2.8CPU計時器模組

2.9串列通信介面模組

2.9.1串列通信介面模組的特性

2.9.2串列外設介面模組

2.9.3多通道緩衝序列介面模組

2.9.4控制局域網模組

2.9.5兩線式串列匯流排模組

2.10資料獲取與控制模組

2.10.1增強型A/D轉換器

2.10.2增強型脈寬調製模組

2.10.3增強型正交編碼模組

2.10.4增強型捕獲eCAP模組

2.11直接記憶體存取模組

2.11.1DMA模組特性

2.11.2DMA模組的工作原理

習題

小結

第3章DSP軟體發展基礎

3.1DSP軟體通用目的檔案格式

3.2DSP的工程檔目錄結構

3.3CCS 3.3常用功能表命令

3.3.1檔功能表命令

3.3.2編輯功能表命令

3.3.3顯示功能表命令

3.3.4工程功能表命令

3.3.5調試功能表命令

3.3.6GEL功能表命令與通用擴展語言

3.3.7選項功能表命令

3.3.8剖析功能表命令

3.3.9工具功能表命令

3.3.10DSP/BIOS功能表命令

3.4連結器命令文件

3.4.1MEMORY虛擬指令運算式

3.4.2SECTIONS虛擬指令運算式

3.4.3F28335模擬用連結器命令檔範本

3.4.4F28335燒寫用連結器命令檔範本

3.4.5命名段定義#pragma編譯預處理指令

3.5F2833x軟體發展範本

3.5.1F2833x外設模組標頭檔範本

3.5.2片上外設模組C語言原始檔案範本

3.6DSP應用程式開發方法

3.6.1DSP外設寄存器的訪問運算式

3.6.2DSP應用程式開發流程

習題

小結

第4章系統初始化模組應用程式開發

4.1系統初始化模組概述

4.1.1時鐘電路

4.1.2低功耗模式

4.1.3看門狗電路

4.1.4GPIO模組

4.1.5PIE模組

4.2系統初始化模組寄存器組

4.2.1系統控制模組寄存器組

4.2.2GPIO模組控制寄存器組

4.2.3GPIO模組資料寄存器組

4.2.4GPIO模組中斷源和喚醒源選擇寄存器組

4.2.5PIE模組寄存器組

4.3系統初始化模組應用程式開發

4.3.1系統初始化模組應用程式開發流程

4.3.2GPIO通用I/O引腳翻轉應用常式開發

4.3.3外部中斷源應用常式開發

習題

小結

第5章CPU計時器模組應用程式開發

5.1CPU計時器模組結構與原理

5.2CPU計時器模組寄存器組

5.2.132位元數目寄存器

5.2.232位週期寄存器

5.2.316位計時器控制寄存器

5.2.432位預分頻週期寄存器

5.3CPU計時器週期中斷應用常式開發

習題

小結

第6章常用序列介面模組應用程式開發

6.1常用序列介面模組概述

6.2SCI模組概述

6.3SCI模組結構與原理

6.3.1SCI模組非同步通信模式

6.3.2SCI模組多機通信模式

6.3.3位址位元組識別方法

6.3.4SCI模組發送特性

6.3.5SCI模組接收特性

6.3.6SCI模組中斷

6.3.7SCI模組的增強功能

6.4SCI模組寄存器組

6.4.1SCI通信控制寄存器

6.4.2SCI控制寄存器1

6.4.3SCI串列傳輸速率選擇寄存器

6.4.4SCI控制寄存器2

6.4.5SCI接收狀態寄存器

6.4.6SCI模擬資料緩衝寄存器

6.4.7SCI接收資料緩衝寄存器

6.4.8SCI發送資料緩衝寄存器

6.4.9SCI FIFO寄存器

6.4.10SCI優先權控制寄存器

6.5SCI非同步串口通信應用常式開發

6.5.1SCI兩種多機通信模式

6.5.2空閒線多機通信步驟

6.5.3位址位元多機通信步驟

6.5.4SCI發送FIFO應用程式開發

6.5.5SCI接收FIFO應用程式開發

6.5.6SCI自回環通信實例

6.5.7SCI模組與電磁閥定位器通信實例

6.6串列外設介面模組概述

6.6.1SPI模組結構與操作原理

6.6.2SPI模組操作模式

6.6.3SPI模組中斷

6.6.4SPI模組資料格式

6.6.5SPI模組串列傳輸速率和時鐘方案

6.6.6SPI重定初始化過程

6.6.7SPI資料傳輸實例

6.6.8SPI FIFO模式

6.7SPI寄存器組

6.7.1SPI配置控制寄存器

6.7.2SPI操作控制寄存器

6.7.3SPI狀態寄存器

6.7.4SPI串列傳輸速率寄存器

6.7.5SPI模擬緩衝寄存器

6.7.6SPI串列接收緩衝寄存器

6.7.7SPI串列發送緩衝寄存器

6.7.8SPI串列資料寄存器

6.7.9SPI FIFO發送、接收和控制寄存器

6.7.10SPI優先順序控制寄存器

6.8SPI發送FIFO應用程式開發

6.9SPI接收FIFO應用程式開發

6.10SPI自回環中斷常式

習題

小結

第7章ADC模組應用程式開發

7.1概述

7.1.1A/D轉換器專用術語和工作原理

7.1.2A/D轉換器結構和特點

7.2自動轉換排序器操作原理

7.3自動轉換排序器操作模式

7.3.1順序採樣模式時序圖

7.3.2同步採樣模式時序圖

7.3.3不間斷(連續)自動排序模式

7.3.4排序器啟停模式

7.3.5同步採樣模式

7.4輸入觸發源描述

7.5自動轉換排序器中斷模式

7.6ADC模組時鐘預定標器

7.7ADC模組電氣特徵

7.7.1ADC模組低功耗模式

7.7.2ADC模組上電順序

7.7.3內部和外部參考電壓選擇

7.8ADC模組校準

7.9排序器超載特性

7.10偏移誤差校正

7.11ADC到DMA的介面

7.12ADC模組寄存器組

7.12.1ADC控制寄存器

7.12.2最大轉換通道寄存器

7.12.3自動排序狀態寄存器

7.12.4ADC狀態和標誌寄存器

7.12.5ADC參考源選擇寄存器

7.12.6ADC偏置校準寄存器

7.12.7ADC輸入通道選擇排序控制寄存器1/2/3/4

7.12.8ADC轉換結果緩衝寄存器

7.13ADC模組應用程式開發實例

習題

小結

第8章FFT演算法原理與DSP實現

8.1概述

8.2FFT演算法原理

8.2.1旋轉因數WN特性

8.2.2按時間抽選的基2QFFT演算法

8.2.3DITQFFT演算法運算量分析

8.2.48點DITQFFT蝶形運算子號圖

8.3C語言倒序雷德演算法

8.3.1DSP彙編指令倒序原理

8.3.2C語言倒序原理

8.3.3雷德演算法程式流程圖

8.4DITQFFT的微機演算法

8.4.1原址運算

8.4.2FFT蝶形運算旋轉因數變化規律

8.4.3FFT蝶形運算旋轉因數變化規律分析

8.4.4DITQFFT微機演算法

8.5基2 DITQFFT微機演算法DSP應用程式開發

習題

小結

附錄習題參考答案

第1章習題參考答案

第2章習題參考答案

第3章習題參考答案

第4章習題參考答案

第5章習題參考答案

第6章習題參考答案

第7章習題參考答案

第8章習題參考答案

參考文獻


章節試讀:

第3章
CHAPTER 3


DSP軟體發展基礎





第3章DSP軟體發展基礎
3.1DSP軟體通用目的檔案格式
通用目的檔案格式(Common Object File Format,COFF)沒有一個行業標準。COFF首次出現在早期的UNIX系統中,TI公司採納了UNIX系統的通用目的檔案格式,定制適合DSP的目的檔案格式,TI和Microsoft都使用通用目的檔案格式,但目的檔案沒有相容性。
DSP的C語言編譯器在彙編和連結階段以通用目的檔案格式創建目的檔案。這個通用目的檔案格式為管理程式碼片段和目標系統記憶體提供強大而靈活的方法,並鼓勵支援模組化程式設計(modular programming)。通用目的檔案格式允許在連結階段定義系統記憶體,這就使C/C 語言代碼和資料物件可連結到指定的記憶體空間。通用目的檔案格式還支援原始程式碼級調試。
通用目的檔案格式檔的元素用來描述檔的段和符號調試資訊。這些元素包括檔頭(首部)、可選檔頭資訊、段頭表、每個初始化段的原始資料、每個初始化段的重定位資訊、符號表、字串表。COFF檔結構如圖3Q1所示。


圖3Q1COFF目的檔案結構


一個典型COFF目的檔案結構包含3個預設段(即.text、.data、.bss)和多個用戶命名段,如圖3Q2所示。在默認條件下,編譯工具按照.text、.data、初始化用戶命名段、.bss和未初始化用戶命名段的次序放置這些段。注意,雖然未初始化用戶命名段有段頭,但沒有原始資料、重定位資訊或行號項。這是因為.bss、.usect虛擬指令直接為未初始化資料名段保留空間,未初始化段不包含實際代碼。


圖3Q2COFF目的檔案結構實例


通用目的檔案格式把目的檔案的最小單位定義為段(section),程式碼和資料分別定位在程式碼片段和資料段。程式碼片段屬於初始化段(initialized section),資料段分為初始化段和未初始化段(uninitialized section)。
彙編器和連結階段產生的目的檔案帶有相同的通用目的檔案格式結構,然而,通常最終被連結的程式不包含重定位項(relocation entries)。
TMS320C28x彙編指令系統中包含段定義虛擬指令,其中表示系統預設程式碼片段名的段虛擬指令為.text,表示系統預設初始化資料段名的段虛擬指令為.data、表示系統預設未初始化資料段名的段虛擬指令為.bss。此外,還有創建用戶命名(即named)段的彙編虛擬指令.usect和.sect。在C28x C編譯器中,為變數創建使用者命名資料段的預編譯處理語句為:

#pragma DATA_SECTION (symol,"section name");

為函數創建使用者命名程式碼片段的預編譯處理語句為:

#pragma CODE_SECTION (func,"section name");

使用者編寫F2833x的C/C 語言來源程式模組時,並不使用C28x的任何彙編段虛擬指令,但是,C28x C/C 語言編譯器編譯來源程式會自動創建兩種基本段,即初始化段和未初始化段,創建的初始化段如表3Q1所示,創建的未初始化段如表3Q2所示。


表3Q1C/C 語言編譯器創建的初始化段



段名存 放 內 容限 制 條 件
.cinit顯式初始化全域變數和靜態變數表程式空間
.const顯式初始化全域和靜態常量表,包含字串常量低64KB資料空間
.econst遠常量資料空間任何區域
.pinit在啟動時被調用的構造函數表程式空間
.switch大開關語句的跳轉錶帶有Qmt編譯選項的程式空間
.text可執行代碼和常量程式空間


表3Q2C/C 語言編譯器創建的未初始化段



段名存 放 內 容限 制 條 件

.bss全域變數和靜態變數低64KB資料空間
.ebss遠全域變數和靜態變數資料空間任何區域
.stack堆疊低64KB資料空間
.sysmem為malloc函數(記憶體堆)保留記憶體低64KB資料空間
.esysmem為far_malloc函數保留記憶體資料空間任何區域

這些段是可重定位的程式碼片段和資料段,可用不同方式重新定位在符合不同系統組態的記憶體中。C/C 語言運行環境提供far_malloc常式,支援系統記憶體堆(.esysmem段)被定位在遠記憶體(far memory)。當程式被連結時,使用者必須為各種段分配記憶體空間(即記憶體位址範圍)。通常,初始化段被定位到ROM或RAM,未初始化段被定位到RAM。除.text是例外,C/C 語言編譯器創建的初始化段和未初始化段不能被分配到程式記憶體空間。在連結時,連結器提供MEMORY和SECTIONS兩條虛擬指令為初始化段和未初始化段分配記憶體空間。MEMORY和SECTIONS虛擬指令要求存放在連結器命令檔(檔副檔名為cmd的文件)中編寫。所以,C/C 語言編譯器創建的初始化段和未初始化段雖然對用戶來說是透明的,但是用戶必須在連結器命令檔(檔副檔名為cmd的檔)為這些段分配與DSP晶片實際記憶體物理位址相符的記憶體塊位址。連結器命令檔的編寫內容在本章後續章節中介紹。
3.2DSP的工程檔目錄結構
DSP軟體發展的頂層檔是工程檔,DSP的工程檔的副檔名為pjt,這是一個特殊的文字檔,由CCS整合式開發環境創建工程檔命令執行後自動生成,不需要使用者編輯和修改。工程檔是一個DSP應用軟體發展容器或框架,它以樹形結構檔案管理員視窗的形式呈現給使用者,分為include子目錄、source子目錄、libray子目錄,分別存放標頭檔、來源程式檔、庫檔,而連結器命令檔存放在工程檔根目錄下,這些不同類型的檔共同構成一個工程檔。CCS整合式開發環境對工程檔進行彙編、編譯、連結後,產生DSP可執行檔,通過DSP模擬器JTAG介面與DSP使用者板上JTAG介面相連,把DSP可執行檔下載到DSP用戶板上模擬RAM中運行調試,或燒寫到DSP片上Flash中,脫離DSP模擬器獨立運行。
TI提供F2833x的外設標頭檔、外設源常式檔、外設模組基本功能常式工程檔範本,使得構建F28335工程檔和編寫DSP C/C 代碼更加簡捷、便利。這些外設源常式檔可作為學習工具或作為當前用戶按需開發基礎平臺。這些外設源常式檔演示初始化DSP片上外設和運用晶片外設資源所需的軟體發展步驟。提供的外設常式可以在一個CCS平臺上被複製和修改,使用戶可快速完成不同外設的軟體配置。這些工程檔範本還可通過在連結器命令檔中簡單地改變記憶體分配被移植到其他外設應用軟體發展中。
F2833x的外設標頭檔(.h)範本提供F2833x片上所有外設寄存器位元域變數結構體類型定義語句,外設寄存器一般包括控制與狀態寄存器、資料寄存器。
外設常式原始檔案(.c)範本提供F2833x片上所有外設寄存器位元域變數結構體類型變數分配使用者命名段預編譯處理語句、外設寄存器初始化原型函式定義語句、中斷服務原型函式定義語句等。


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