【DSP通信秘籍】：TMS320F28335串行通信与CAN总线配置指南


# 摘要
本文深入探讨了TMS320F28335数字信号处理器（DSP）在通信领域的应用，涵盖了其与DSP的串行通信基础、CAN总线通信协议以及与外部设备的通信实践。首先介绍了TMS320F28335串行通信的基本理论和硬件设计，随后详细阐述了CAN总线通信协议及其在TMS320F28335上的实现。第四章通过与PC机和传感器的通信实践，展示了TMS320F28335的多机通信策略和应用。第五章则聚焦于通信系统的调试、性能评估与优化技巧。最后，第六章通过工业控制案例分析和通信技术趋势，探讨了TMS320F28335在未来通信技术中的扩展应用和进一步发展。本文旨在为开发者提供系统性的通信解决方案和深入应用的见解。

# 关键字
TMS320F28335；DSP通信；串行通信；CAN总线；多机通信；系统优化

参考资源链接：[TMS320F28335 DSP控制器中文手册：高性能32位浮点运算](https://wenku.csdn.net/doc/6412b4d6be7fbd1778d40fe8?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. TMS320F28335与DSP通信概述

在现代电子设计领域中，TMS320F28335（以下简称F28335）作为一种高性能数字信号处理器（DSP），在实时数据处理与通信中扮演着核心角色。F28335由德州仪器（Texas Instruments）生产，特别适用于需要复杂算法处理和快速响应的工业控制应用。本章节旨在为读者提供F28335与其它DSP通信的基本概念和初步了解。

F28335的通信功能强大，它支持多种通信协议和接口，包括串行通信、CAN总线通信、以太网等多种接口，使其能够满足不同应用场景的需要。这些通信接口使F28335能够与其他设备和系统轻松互联，实现数据的快速交换和共享。

在深入探讨F28335的具体通信协议之前，我们将首先介绍其与DSP通信的基本概念，包括通信协议的类别、通信硬件与软件的层次结构。这为后续章节中详细探讨的串行通信、CAN总线通信及其它高级功能打下坚实的基础。

接下来，我们将逐步揭示F28335的内部结构和通信协议，深入分析其硬件特性和编程模型，为实现高效的系统级通信做好准备。

# 2. TMS320F28335串行通信基础

### 2.1 串行通信的理论基础

#### 2.1.1 串行通信原理

串行通信是将数据位逐个通过单一通信线路进行传输的方法，与并行通信相比，它在数据传输线路上需要的物理线路更少。在串行通信中，数据以一个比特接一个比特的方式按顺序发送和接收，它们被封装在一个称为帧的数据结构中。

在发送端，数据会经过串行接口（如UART、USART、SPI或I2C等），转换成适合在物理介质上进行传输的格式。而在接收端，串行接口则将接收到的比特流重新组合成原始数据。

串行通信原理的关键点包括：

- **起始位和停止位**：用于标识数据帧的开始和结束。
- **奇偶校验位**：可选的，用于数据传输的错误检测。
- **数据位**：实际要传输的数据。
- **波特率**：单位时间内传输的比特数，决定了串行通信的速度。

#### 2.1.2 串行通信标准和接口

串行通信标准定义了数据传输的电气特性、时序参数、协议格式等。常见的串行通信标准有RS-232、RS-485、TIA/EIA-422等。这些标准都有各自的物理层和链路层特性，适用于不同的应用场景。

例如，RS-232广泛用于PC和设备之间的点对点连接，而RS-485则支持多节点的网络通信。每个标准都有其特定的引脚定义、电压电平、传输距离限制等。

接口方面，串行通信接口通常分为同步和异步两种。异步接口如UART和USART在数据传输时不需要外部时钟信号。同步接口则需要一个额外的时钟信号来保证数据的同步传输，例如SPI接口。

### 2.2 TMS320F28335串行通信硬件设计

#### 2.2.1 串行通信端口的硬件连接

在设计TMS320F28335的串行通信硬件连接时，首先要确定使用何种通信接口。TMS320F28335具有多个串行通信接口（例如SCI、eCAN、I2C、SPI等），设计者可以根据需求选择合适的接口。

以SCI为例，硬件连接通常需要以下几个步骤：

1. 确定SCI引脚：选择TMS320F28335上对应的SCI引脚，例如SCI-A的RXA和TXA。
2. 接口电路设计：根据外部设备的电气特性和通信标准设计接口电路，包括电平转换、阻抗匹配等。
3. 接地和屏蔽：为了提高通信质量和抗干扰能力，需要适当接地和进行屏蔽处理。

硬件连接示例：

graph LR
A[TMS320F28335] -->|RXA| B[电平转换]
A -->|TXA| C[电平转换]
B -->|RXD| D[外部设备]
C -->|TXD| D

#### 2.2.2 串行通信模块的配置和初始化

TMS320F28335的串行通信模块在使用前需要进行配置和初始化，以确保通信参数如波特率、数据位、停止位等设置正确。

初始化示例代码：

void SCI_init(void)
{
    // 假设使用SCI-A模块和8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位，波特率为9600
    EALLOW;  // 允许对保护寄存器进行写操作
    SciaRegs.SCICCR.all = 0x0007;   // 1个停止位，无奇偶校验，8位字符长度
    SciaRegs.SCICTL1.all = 0x0003;  // 启用TX, RX, 内部时钟源
    SciaRegs.SCICTL2.all = 0x0003;  // 使能发送和接收中断
    SciaRegs.SCIHBAUD = 0x000B;     // 设置波特率高8位
    SciaRegs.SCILBAUD = 0x00F8;     // 设置波特率低8位
    SciaRegs.SCICTL1.all &= ~0x0020; // 清除TXWAKE标志
    SciaRegs.SCICTL1.all |= 0x0040;  // 发送使能
    EDIS;  // 禁止对保护寄存器进行写操作
}

在上述代码中，SCI模块的配置包括字符长度、奇偶校验、停止位以及波特率的设置。此外，还需启用发送和接收中断，以便能够在数据收发时响应中断事件。

### 2.3 TMS320F28335串行通信编程

#### 2.3.1 串行通信的初始化代码编写

初始化代码在前文已经展示了基本的SCI配置方法，接下来是关于初始化代码的编写指导。

初始化代码通常包括以下步骤：

1. 设置系统时钟源，确定时钟频率。
2. 配置SCI工作模式，包括波特率、字符长度等。
3. 启用SCI模块的发送和接收功能。
4. 配置中断服务例程（如果使用中断方式处理数据收发）。

代码示例：

// 设置CPU时钟源和频率
SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.XCLKOUTDIV = 0x0; // XCLKOUT 为系统时钟
SysCtrlRegs.SYSPLLCLKDIV.bit.BYPASS = 0;  // 使用系统PLL

// 配置SCI模块
void configureSci(void)
{
    // 根据需要配置的参数填写
}

// 启用SCI模块的发送和接收功能
void enableSciTransmitReceive(void)
{
    // 根据需要启用发送和接收功能
}

// 中断服务例程配置
__interrupt void sciaIsr(void)
{
    // 处理SCI-A发送和接收中断事件
}

#### 2.3.2 数据收发函数的实现

数据收发函数的实现需要考虑接收和发送两个方向的数据处理。通常采用中断方式或者轮询方式来处理数据。

数据发送函数示例：

void transmitData(uint16_t data)
{
    // 等待发送缓冲区为空
    while(SciaRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST != 0) {}
    // 发送数据
    SciaRegs.SCITXBUF = data;
}

数据接收函数示例：

uint16_t receiveData(void)
{
    // 等待接收缓冲区中有数据
    while(SciaRegs.SCIFFRX.bit.RXFFST == 0) {}
    // 读取接收到的数据
    return SciaRegs.SCIRXBUF.all;
}

#### 2.3.3 串行通信中断处理和流程控制

中断处理是串行通信中非常重要的一个部分，它能提高通信效率，避免CPU忙于轮询数据。

中断处理流程：

1. 中断向量表配置。
2. 中断服务例程（ISR）的编写。
3. 在ISR中处理数据收发事件。
4. 中断返回前清除中断标志位。

中断服务例程示例：

__interrupt void sciaIsr(void)
{
    // 检查是否有接收中断
    if (SciaRegs.SCIFFRX.bit.RXFFST)
    {
        // 读取接收到的数据
        uint16_t data = SciaRegs.SCIRXBUF.all;
        // 处理数据...
    }
    // 检查是否有发送中断
    if (SciaRegs.SCIFFTX.bit.TXFFST)
    {
        // 发送数据
        uint16_t data = /* ... */;
        SciaRegs.SCITXBUF = data;
    }
    // 清除中断标志位
    PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1;
}

在中断服务例程中，首先检查是否有接收到数据的中断标志，如果有，则读取并处理数据。然后检查是否有发送数据的中断标志，并进行发送。最后，清除中断标志位，以使能后续的中断事件。

# 3. CAN总线通信协议详解

## 3.1 CAN总线技术原理

### 3.1.1 CAN总线的工作原理

控制器局域网络（CAN）是一种被广泛应用于汽车和工业自动化领域的高性能串行通信协议。它采用多主控制、非破坏性的总线仲裁技术、具有错误检测和处理机制，确保了网络的高可靠性。

CAN总线的工作原理基于“谁先发送谁占用总线”的原则。在数据传输的过程中，所有的节点都对总线上的信息进行监听。当两个或更多节点同时尝试发送数据时，通过ID号来确定优先级，ID号较小的节点获得总线的控制权，实现非破坏性的仲裁。此外，CAN协议支持数据长度为0到8个字节的短帧传输，这样既保证了实时性，也减少了网络的负载。

### 3.1.2 CAN总线的数据帧结构

CAN总线的数据帧结构非常精炼，主要由以下几个部分组成：

- **帧起始**：标示一帧数据的开始。
- **仲裁场**：由标识符和远程请求位组成，用于帧的优先级仲裁。
- **控制场**：包含标识符扩展位、数据长度代码（DLC），指示接下来数据字段的长度。
- **数据场**：携带具体的数据，长度在0到8字节之间。
- **校验场**：包括一个CRC序列和CRC界定符，用于帧的错误检测。
- **ACK场**：发送端发出请求，接收端确认接收到正确数据。
- **帧结束**：表示数据帧的结束。

## 3.2 TMS320F28335 CAN模块硬件介绍

### 3.2.1 CAN模块的硬件特性

TMS320F28335 DSP芯片内置的CAN模块支持CAN 2.0B协议标准。该模块具有以下硬件特性：

- **消息缓冲区**：带有2K字节的RAM用于存储消息对象，支持最多128个独立的报文对象。
- **时间戳功能**：支持消息的时间标记，用于时间敏感性数据的传输。
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