TMS320F28027實驗指導書初稿2003版本

目錄第一章實驗平臺介紹 2一、TMS320F28027硬件資源簡介 2二、TMS320F28027引腳圖 3三、實驗學習板簡介 4第二章實驗編譯環(huán)境介紹 5一、仿真器簡介 5二、CCS簡介 5第三章實驗 6實驗一、通用輸入輸出口（GPIO） 6實驗二、定時器（Timer0）的應用 7實驗三、LED數(shù)碼管及鍵盤應用 9實驗四、點陣顯示 11實驗五、模數(shù)轉換與LCD液晶屏應用 13實驗六、基于串口通信的數(shù)模轉換及其應用 15實驗七、SCI數(shù)字回送測試程序 17實驗八、光電斷續(xù)器測試程序 19實驗九、步進電機實驗 20第一章實驗平臺介紹一、TMS320F28027硬件資源簡介高效率32位CPU(TMS320F2802X)60MHZ時鐘頻率16*16和32*32乘法運算16*16雙乘法器哈佛總線結構原子操作快速中斷響應和處理統(tǒng)一的存儲器編程模式高代碼效率(C/C++和匯編)低設備和系統(tǒng)成本單一3.3V供電、無電源排序要求上電復位和掉電復位低功耗時鐘系統(tǒng)2路內部零管腳鎖相環(huán)片上晶體振蕩器/外部時鐘輸入時鐘丟失檢測電路22個可編程，帶輸入濾波的多路復用GPIO引腳外設中斷擴展PIE模塊，支持所有外設中斷3個32位CPU定時器片上存儲器Flash，SARAM，OTP，BOOTROM128位安全密鑰保護存儲器模塊的安全防止固件的逆向操作通信接口一路UART模塊一路SPI模塊一路IIC模塊增強的控制外設增強型脈寬調制器(ePWM)高精度PWM(HRPWM)增強型捕獲模塊(ECAP)模擬數(shù)字轉換器比較器二、TMS320F28027引腳圖圖×為48引腳PT四方塑料扁平封裝（PQFP）。圖×PQFP封裝引腳圖關于28027更詳細的資料，請參考“28027/TMS320F28027相關資料”中的相關文件。三、實驗學習板簡介實驗室使用的學習板實物圖如圖×所示圖×學習板實物圖學習板主要由兩塊電路板組成，分別為DSP28027_MB和DSP28027_DB。圖×中紅色小方框部分為DSP28027_MB主控板，包含有TMS320F28027控制芯片的外圍電路，DSP28027_DB為外圍底板，分為若干個模塊。兩板之間通過主板插槽連接。另外，實驗平臺還配置步進電機（圖×中紅色長框部分）下面將主要對外圍底板DSP28027_DB作進一步介紹。DSP28027_DB的原理圖如圖×所示，請參考“28027/實驗平臺相關資料”中的PDF文件“DSP28027_DB原理圖”，對各部分作更詳細的了解。圖×DSP28027_DB原理圖該學習板大致分為17個基本模塊，主要有LED流水燈、數(shù)碼管、鍵盤、點陣、模數(shù)轉換、數(shù)模轉換、液晶顯示、光電開關、步進電機驅動、霍爾計數(shù)和繼電器等，每個模塊都能夠獨立完成一定功能。實驗室提供了相關代碼，同學們可通過這些代碼對各個模塊進行學習。第二章實驗編譯環(huán)境介紹一、仿真器簡介實驗室使用的仿真器為XDS100，其產品使用說明書請參參考“28027/實驗平臺相關資料”中的PDF文件“XDS100產品說明書”。二、CCS簡介CCS(CodeComposerStudio)是由美國TI公司提供的DSP集成開發(fā)環(huán)境。本指導書以CCStudiov3.3版本為例，簡單介紹如何使用CCS開啟一個項目。打開CCS調試環(huán)境第一次使用CCS時，先雙擊SetupCCStudiov3.3圖標，開始配置CCS硬件平臺。配置完成后點擊“Save&Quit”，這時會彈出一個窗口詢問“RestartCodeComposerStudioonexit?”，點擊“是”，系統(tǒng)自動打開CCStudiov3.3。配置好CCS的硬件平臺后，下一次使用時可直接打開CCStudiov3.3。打開CCStudiov3.3之后，給實驗平臺上電，打開【Debug】菜單，選擇【Connect】命令連接實驗平臺。如果連接不成功，可選擇【Debug】菜單下的【ResetEmulator】復位仿真器，再重新選擇【Connect】。打開項目主文件打開【Project】菜單，選擇【Open】命令。找到對應的目錄，打開項目文件（*.pjt）。在CCS應用程序窗口左邊的【FileView】視窗中，單擊項目文件（*.pjt）前邊的加號，可展開該項目的文件類型組成圖。在一個簡單的項目中，一般包括頭文件（在【Include】文件夾中）、庫文件（在【Libraries】文件夾中）、源文件（在【Source】文件夾中）和鏈接命令文件（*.cmd文件）。頭文件和庫文件可通過設置編譯的搜索路徑自動添加，源文件和鏈接命令文件需要通過【Project】中的【AddFilestoProject】命令添加。單擊【Source】文件夾前面的加號，找到主源文件（*.c）雙擊該文件。加載程序點擊編譯按鈕，或打開【Project】中的【Build】命令，在編譯完成并生成*.out文件后，自動出現(xiàn)【LoadingProgram】對話框，對目標板加載二進制程序代碼。運行程序與停止運行程序單擊窗口左邊運行程序的快捷鍵，或打開【Debug】中的【Run】命令，即可運行程序，在實驗平臺觀察程序運行結果。單擊停止運行的快捷鍵，或者打開【Debug】中的【Halt】命令，即可終止程序。CCS中還有新建一個項目、設置斷點、單步調試、觀察變量等常用操作，請同學們自行參考其他資料學習。第三章實驗實驗一、通用輸入輸出口（GPIO）一、實驗目的熟悉CCStudio開發(fā)環(huán)境；掌握GPIO的工作原理；掌握相關寄存器的作用和設置方法；利用GPIO使LED發(fā)光二級管實現(xiàn)流水燈功能。二、實驗原理LED流水燈實物圖及硬件原理圖如圖×所示：圖×LED流水燈實物圖及硬件原理圖 通過對F28027引腳配置，使GPIO-00至GPIO-07輸出8位數(shù)據(jù)。8個LED燈為共陽極連接，當輸出信號為正時，LED熄滅，反之點亮。74HC373為三態(tài)輸出的八D透明鎖存器，可以對輸出的高低電平進行鎖存。軟件部分通過對GPIO0至GPIO7各位輪流反轉，實現(xiàn)流水燈的效果。三、實驗步驟連接跳線J19與J20（實物圖中紅色長框部分），連接跳線J6與J7（注：做其他實驗時，都保持J6與J7為連接狀態(tài)），斷開其他所有跳線；連接好實驗平臺的電源線及仿真器，打開電源開關；打開CCS，連接實驗平臺：打開【Debug】菜單，選擇【Connect】命令連接實驗平臺。如果連接不成功，可選擇【Debug】菜單下的【ResetEmulator】復位仿真器，再重新選擇【Connect】；通過CCS打開對應的項目文件：在菜單欄中選擇Project->Open，在目錄“28027/DSP2802x_examples/zGpio_LedGlide”文件夾下打開對應的項目文件（.pjt文件）；編譯/下載工程文件；重啟芯片：按下組合鍵Ctrl+R和Ctrl+Shift+F5,或選擇Debug->ResetCPU,Debug->Restart（注意，每次運行程序時都應進行此操作）；運行程序（窗口左方快捷鍵或Debug->Run），觀察LED燈的亮暗變化。四、實踐題在原程序上改動，任意改變流水燈的變化方式。仔細觀察事物圖及硬件原理圖，說明跳線的作用。F28027芯片共有多少個引腳可作為GPIO使用？可分為哪幾組？此例程是通過反轉（toggle）GPIO各位實現(xiàn)的，試運用對GPIO的置位和清零操作實現(xiàn)相同功能，熟悉寄存器設置方法。實驗二、定時器（Timer0）的應用一、實驗目的理解CPU定時器0的工作原理。掌握決定CPU定時器0中斷響應速度快慢的因素。二、實驗原理實物圖及硬件原理圖如圖×所示：圖×實物圖及硬件原理圖CPU定時器以系統(tǒng)時鐘SYSCLKOUT作為時鐘源，而預定計時器（PSCH:PSC）從分頻值（TDDRH:TDDR）減至0時，稱為一個定時器周期。當TIMH:TIM減到0時，TIMH:TIM重裝定時器周期值PRDH:PRD,同時產生定時器中斷。周期寄存器的設置通過ConfigCpuTimer函數(shù)中后兩個形參來設置，兩者的乘積即為定時器0的周期。在本例程中，電機轉盤上的磁鐵靠攏A1004時，GPIO12為低電平，否則為高電平。本例利用此來計算電機旋轉速度。三、實驗步驟連接好實驗平臺的電源線及仿真器，打開電源開關；連接跳線，連接J29，J30的+5V、GND及SOMI,將示波器接入J31的IO12，斷開其他所有跳線；打開CCS，選擇Debug->Connect,若連接失敗，重啟實驗平臺或斷開仿真器后重新連接仿真器，再次Debug->Connect，直到連接成功為止；選擇Project->Open，在目錄下找到zGpio_LedGlide文件夾，打開文件夾目錄下的.pjt文件；編譯/下載工程文件；按下組合鍵Ctrl+R和Ctrl+Shift+F5,或選擇Debug->ResetCPU,Debug->Restart。運行程序（窗口左方快捷鍵或Debug->Run），觀察直流電機旋轉情況以及變量InterruptCount四、實踐題示波器周期和定時器周期PRD、TDDRH：TDDR有什么關系？試解釋TDDRH：TDDR=0x0040含義。采用兩種不同方式（不同的PRD、TDDRH：TDDR數(shù)值）實現(xiàn)原程序計數(shù)器中斷速度加快一倍。并解釋中斷速度在本程序中對結果有什么影響。實驗三、LED數(shù)碼管及鍵盤應用一、實驗目的 進一步熟悉TMS28027，并掌握其IIC通訊方式； 掌握數(shù)碼管應用基礎，了解BC7281B的功能及其應用；二、實驗原理 LED數(shù)碼管及鍵盤實物圖及硬件原理圖如圖×所示：圖×LED數(shù)碼管及鍵盤實物圖及硬件原理圖 本次試驗應用TMS28027的IIC通訊方式，其中P28復用為SDA,P29復用為SCL,具體細節(jié)詳見附錄程序的注釋。 本次實驗中用到驅動芯片BC7281B,它可驅動128段數(shù)碼管和64個鍵盤。三、實驗步驟連接跳線J21與J22（實物圖中紅色長框部分），連接跳線J6與J7，斷開其他所有跳線；連接好實驗平臺的電源線及仿真器，打開電源開關，上電后應有四個綠色LED燈發(fā)光；啟動CCS，在目錄“28027/DSP2802x_examples/zKeyLedNumber”文件夾下打開對應的項目文件（.pjt文件），編譯并下載工程文件；按下組合鍵Ctrl+R和Ctrl+Shift+F5,或選擇Debug->ResetCPU，Debug->Restart，重啟芯片；運行程序，觀察到板子上8個數(shù)碼管被點亮，從左到右依次顯示數(shù)字“12345678”。四、實踐題在原程序上修改，使得某位數(shù)碼管能夠從0到9依次變化；在原程序上修改，使得某個鍵盤按下時數(shù)碼管發(fā)生變化（如某位增加1）；請簡述程序中IIC通訊方式原理及其優(yōu)點；請說明BC7281B在實驗中的功能。實驗四、點陣顯示一、實驗目的 理解SPI串行端口的工作原理和特點； 掌握點陣的顯示方法。二、實驗原理 實物圖及硬件原理圖如圖×所示：圖×LED點陣屏實物圖及硬件原理圖SPI（SerialPeripheralInterface）是一個同步串行I/O端口，它在F28027與其他外圍設備之間通過移位寄存器方式傳送一個可變長度和速率的串行位流。在數(shù)據(jù)傳送過程中，一個SPI設備必須配置成主機，所有其他的設備配置成從機。主機通過總線為所有從機提供時鐘信號。SPI最簡單的通信方式是一個可編程的移位寄存器。數(shù)據(jù)通過SPIDAT寄存器（SPI串行數(shù)據(jù)寄存器）移入和移出。要傳送的數(shù)據(jù)通過SPITXBUF（SPI串行輸出緩存寄存器）寫入SPIDAT寄存器，接收的數(shù)據(jù)鎖存在SPIRXBUF寄存器以便CPU讀取。 實驗裝置上的點陣為16*16點陣，其中，行是共陽極連接，由兩個74HC138譯碼器掃描驅動；每行的數(shù)據(jù)通過SPI端口由主機傳輸，74HC595為8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，可將主機發(fā)出的串行數(shù)據(jù)轉化為并行數(shù)據(jù)，點亮每行的相應點。三、實驗步驟連接跳線J23與J24（實物圖中紅色長框部分），連接跳線J6與J7，斷開其他所有跳線；連接好實驗平臺的電源線及仿真器，打開電源開關；聯(lián)機，用CCS打開zSpiLedWord目錄下的工程文件，編譯下載并運行；觀察點陣的顯示情況。四、實踐題通過改動原程序，使“九”移動的方向相反；任意選擇一個漢字，在點陣上靜止顯示；SPI通信方式共需幾根信號線？分別有什么作用？實驗五、模數(shù)轉換與LCD液晶屏應用一、實驗目的理解DSC28027的AD模塊基本功能與設置方法；掌握LCD液晶屏的顯示功能及其與GPIO端口的配合。二、實驗原理實物圖及硬件原理圖如圖×所示：圖×模數(shù)轉換與LCD顯示屏實物圖及硬件原理圖DSP28027的ADC是1個16通道的12位AD，支持順序采樣及同步采樣兩種模式，輸入電壓范圍為0-3.3V。AD轉換可由以下幾種事件觸發(fā)： –S/W-softwareimmediatestart –ePWM1-7 –GPIOXINT2 –CPUTimers0/1/2 –ADCINT1/2決定ADC觸發(fā)方式的控制寄存器是ADCSOCxCTL，具體的位定義請參看“28027實驗平臺相關資料/spruge5b.pdf”。本實驗中通過調節(jié)電位器改變輸入電壓，從而使得AD轉換結果改變，進而改變液晶屏上的示數(shù)。LCD液晶屏的驅動由GPIO端口完成，在實驗1中已經涉及過GPIO口的介紹，此處不再贅述，具體的GPIO設置請參看源代碼及相應注釋。三、實驗步驟連接跳線J17與J18，J6與J7，斷開其他所有跳線；連接好實驗平臺的電源線及仿真器，打開電源開關； 聯(lián)機，用CCS打開zAdcSoc_Lcd目錄下的工程文件，編譯下載并運行； 調節(jié)電位器1和電位器2，觀察液晶顯示屏上電壓電流示數(shù)的變化情況。四、實踐題深入理解28027的AD模塊的幾種工作方式（不同的事件中斷觸發(fā)等）以及與其他模塊間的配合。修改程序，更換AD通道，改變液晶屏上顯示的字。實驗六、基于串口通信的數(shù)模轉換及其應用一、實驗目的理解SPI串行外設接口的工作原理和特點；掌握DAC8811芯片與DSC28027的通信以及數(shù)模轉換的過程；通過驅動直流電機或者點亮發(fā)光二極管觀察DAC轉換結果。二、實驗原理直流電機驅動模塊實物圖及硬件原理圖如圖×所示，光敏控制模塊實物圖及硬件原理圖如圖×所示圖×直流電機驅動模塊實物圖及硬件原理圖圖×光敏控制模塊實物圖及硬件原理圖SPI（SerialPeripheralInterface）是一個同步串行I/O端口，它在F28027與其他外圍設備之間通過移位寄存器方式傳送一個可變長度和速率的串行位流。在數(shù)據(jù)傳送過程中，一個SPI設備必須配置成主機，所有其他的設備配置成從機。主機通過總線為所有從機提供時鐘信號。SPI最簡單的通信方式是一個可編程的移位寄存器。數(shù)據(jù)通過SPIDAT寄存器（SPI串行數(shù)據(jù)寄存器）移入和移出。要傳送的數(shù)據(jù)通過SPITXBUF（SPI串行輸出緩存寄存器）寫入SPIDAT寄存器，接收的數(shù)據(jù)鎖存在SPIRXBUF寄存器以便CPU讀取。DAC8811是一個單通道，低功耗，低噪聲，16位分辨率，電流輸出型數(shù)模轉換芯片MDAC，該芯片具有快速串行接口及達到10MHz的寬范圍帶寬。MDAC的通信端口可接收16位串行輸入數(shù)據(jù)，能夠使用本文采用的SPI協(xié)議連接到F28027微控制器。在本實驗中DAC8811作為外設，已與F28027的SPI端口連接好，因此通過串口給DAC傳送數(shù)據(jù)即可進行DA轉換。注：此部分為DAC點亮發(fā)光二極管的連接圖。由于實驗裝置上沒有配置光敏元件，因此圖中的運放及光敏元件反饋部分在實驗箱上是沒有的。DAC僅用于開環(huán)點亮發(fā)光二極管。三、實驗步驟若要使DAC用于驅動直流電機，則連接跳線J29與J30（實物圖中紅框部分），J6與J7，斷開其他所有跳線；若要使DAC用于點亮發(fā)光二極管，則連接跳線J11與J13（實物圖中紅框部分），J6與J7，斷開其他所有跳線，；連接好實驗平臺的電源線及仿真器，打開電源開關；聯(lián)機，用CCS打開zSpi_Dac目錄下的工程文件，編譯下載并運行； 運行程序（Debug->Run），觀察直流電機的轉速變化情況或者發(fā)光二極管的亮度變化情況，以表征DAC轉換結果。四、實踐題改變SPI傳送的數(shù)據(jù)值，觀察直流電機轉速或者發(fā)光二極管的亮度有什么變化。聯(lián)系實驗四的模數(shù)轉換，思考如果加入了直流電機轉速負反饋或者將發(fā)光二極管的光照到光敏元件上并對其進行AD轉換，是否能夠將AD與DA同時應用并達到更良好的閉環(huán)控制效果。實驗七、SCI數(shù)字回送測試程序一、實驗目的理解SCI串口通訊接口的原理；掌握SCI數(shù)據(jù)傳輸中波特率計算，校驗位設置等所要求的寄存器操作；學會應用串口讀寫數(shù)據(jù)。二、實驗原理實物圖及硬件原理圖如圖×所示：圖×LED點陣屏實物圖及硬件原理圖SCI（SerialCommunicationInterface，串口通信接口）是一個兩線異步串口，可以看做是通用異步接收器和發(fā)送器（UART）。本次試驗應用到了28027的SCI通信功能，實現(xiàn)了28027與PC機之間的串口通信。當波特率等參數(shù)設置一致時，SSCOM可以通過相應串口號讀出由28027發(fā)送來的串口數(shù)據(jù)。在本次試驗中，我們只應用到了SCI的單向數(shù)據(jù)傳輸功能，將數(shù)據(jù)由28027發(fā)送到PC機。三、實驗步驟將RS232串口線與仿真器連接到板子上。斷開除J6與J7之外的所有跳線，打開電源開關；聯(lián)機，用CCS打開zSci_SendPc目錄下的工程文件，編譯下載并運行；啟動SSCOM，將波特率等參數(shù)設置正確，讀相應的串口；在SSCOM窗口中看到字符：“夫君子之行，靜以修身儉以養(yǎng)德，非澹泊無以明志，非寧靜無以致遠。<<諸葛亮誡子書>>”不斷出現(xiàn)，這表明28027在通過SCI向串口不斷發(fā)送數(shù)據(jù)。斷開連接。四、實踐題思考如何應用SCI來進行28027的數(shù)據(jù)接收，并將其所接收到的數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管、點陣甚至液晶屏上。進一步思考結合所接收到的數(shù)據(jù)進行數(shù)模轉換來進行電機控制。實驗八、光電斷續(xù)器測試程序一、實驗目的深入熟悉GPIO的工作原理；了解光斷續(xù)器的工作原理，為實驗8步進電機的實驗打下基礎。二、實驗原理光電斷續(xù)器實物圖及硬件原理圖如圖×所示圖×光電斷續(xù)器實物圖及硬件原理圖通過對F28027引腳配置，使GPIO-18輸出數(shù)據(jù)，GPIO-19輸入數(shù)據(jù)。GPIO18輸出數(shù)據(jù)，控制LED指示燈的亮暗，當光電斷續(xù)器中間有遮擋物時，led指示燈發(fā)光。GPIO19監(jiān)測光電斷續(xù)器的狀態(tài)。軟件部分初始設置GPIO18輸出高電平，控制LED指示燈的保持熄滅的