【DSP系统构建】：TMS320F28335项目实战：从零开始构建DSP系统

# 摘要
本文详细介绍了TMS320F28335数字信号处理器（DSP）的基础概念、开发环境搭建、基础编程实践以及高级功能应用。首先，概述了TMS320F28335的系统基础和硬件特性，随后介绍了开发环境的构建，包括硬件配置、软件工具链的安装和开发环境的测试。在编程实践部分，阐述了C语言编程基础、寄存器操作及中断处理机制。文章进一步讨论了TMS320F28335的高级功能，包括定时器、PWM、ADC/DAC转换和通信接口的应用。最后，结合实际案例，分析了TMS320F28335在系统集成、测试、实时数据采集、电机控制和信号处理等领域的应用。通过全面的论述和实际案例分析，本文为工程师和研究人员提供了关于TMS320F28335的深入理解和应用指导。

# 关键字
DSP系统；TMS320F28335；开发环境搭建；基础编程；高级功能；系统集成

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. DSP系统基础概念与TMS320F28335概述

数字信号处理器（DSP）在现代IT技术中占据着举足轻重的地位，尤其是在高效处理数字信号的场景中，DSP展现出了无可比拟的性能优势。本章将为大家介绍DSP系统的基础概念，并重点探讨德州仪器（Texas Instruments，TI）的TMS320F28335 DSP芯片，这是一款广泛应用于工业控制领域的高性能处理器。

## 1.1 DSP系统的基础概念
DSP是Digital Signal Processor的缩写，它是一种专业的微处理器，用于快速、高效地处理数字信号。与通用微处理器不同，DSP在设计上专注于执行数学运算，特别是数字信号的乘法和累加运算（MAC），这对于处理图像、音频以及实时数据等信号至关重要。

DSP系统的核心部分包括输入/输出系统（I/O）、内存、数字信号处理器（DSP核心），以及各种外设接口。它通常运行在高频率下，采用哈佛架构，具有独立的数据和程序内存空间，以及高速的指令周期。

## 1.2 TMS320F28335 DSP芯片概述
TMS320F28335是德州仪器公司生产的一款浮点型数字信号处理器，其性能卓越，特别适合需要精确控制的应用，例如电机控制、电力电子和工业自动化。

TMS320F28335芯片包含一个高性能的32位CPU核心，支持IEEE单精度浮点运算，内部集成了高达180KB的ROM和36KB的RAM，为实时应用程序提供了丰富的存储资源。该芯片还配备了一系列外设接口，包括PWM输出、ADC输入、CAN总线接口等，这使得它在复杂控制系统的实现上具有很大的灵活性。

在本章节中，我们将深入探讨TMS320F28335的主要特性，以及它如何在各种应用中发挥其高性能处理优势。

# 2. TMS320F28335开发环境搭建

为了充分利用TMS320F28335的性能，开发人员需要搭建一个高效且稳定的开发环境。本章节将详细介绍TMS320F28335开发环境的搭建过程，包括硬件环境的准备、软件工具链的安装与配置，以及开发环境的测试与验证。

## 2.1 硬件环境的准备

在开始搭建开发环境之前，硬件平台是基础。TMS320F28335是一个高性能的数字信号处理器，因此对硬件环境有一些特定的要求。

### 2.1.1 主板与外围设备的选择

首先，你需要一块支持TMS320F28335的主板。市场上有许多开发板可以使用，但建议选择具有完善文档和社区支持的产品。例如，Texas Instruments提供的官方评估模块（EVM），它是一个完整的硬件解决方案，非常适合新手和专业开发者。

其次，外围设备的选择也非常重要。通常你需要以下几个基本的外围设备：

- 电源供应模块：提供稳定的电源，支持TMS320F28335的电压需求。
- JTAG接口：用于程序的下载、调试和设备的边界扫描测试。
- 串行通信接口：比如RS-232或USB转串口模块，用于程序输出或日志记录。
- 其它外设：如LED、按钮、模拟信号源等，用于与TMS320F28335交互。

### 2.1.2 TMS320F28335的固件与接口配置

硬件连接完成后，需要对TMS320F28335进行固件的初始化和接口配置。这通常涉及到对TMS320F28335的引导模式选择、时钟配置以及外设的初始化。

这可以通过编写一个简短的引导程序或使用TI提供的软件库来完成。在初始化过程中，你需要设置好CPU时钟频率、外设时钟源、以及任何需要的GPIO配置。

## 2.2 软件开发工具链的安装与配置

硬件设备准备就绪后，接下来就是软件开发工具链的搭建。软件开发工具链为开发者提供了编码、编译、调试等一系列功能，是开发过程中不可或缺的一部分。

### 2.2.1 Code Composer Studio安装与设置

Code Composer Studio（CCS）是TI官方推荐的集成开发环境（IDE），它集成了代码编辑器、编译器、调试器等工具。

安装CCS相对简单，只需从TI官网下载安装包，并执行安装程序。在安装过程中，需要选择对应的设备支持包，即TMS320F28335的软件开发包。

安装完成后，下一步是配置CCS。这包括创建新的项目工程、添加必要的库文件、设置编译器选项等。CCS提供了直观的图形界面来帮助开发者完成这些任务。

### 2.2.2 驱动程序安装与调试接口配置

为了能够利用JTAG接口进行调试，你还需要安装相应的驱动程序。通常情况下，CCS安装包中已经包含了所需的驱动程序，你只需要根据操作系统进行安装即可。

驱动安装完成后，接下来是调试接口的配置。在CCS中，你需要配置目标设备的连接信息，如串口号、波特率等，以确保调试器能够正确连接到TMS320F28335。

## 2.3 开发环境的测试与验证

开发环境搭建完成后，进行一系列的测试与验证是非常必要的。这不仅能确保你的开发环境可以正常工作，而且可以帮助你熟悉开发流程。

### 2.3.1 创建第一个DSP程序

编写一个简单的DSP程序可以作为一个很好的测试。例如，一个简单的LED闪烁程序，通过控制GPIO来点亮和熄灭LED灯。这个程序不仅能帮助你熟悉TMS320F28335的编程，还可以测试硬件连接是否正确。

### 2.3.2 程序烧录与运行测试

编写完测试程序后，接下来是程序的烧录和运行测试。在CCS中，你只需要通过几个简单的步骤就可以将程序烧录到TMS320F28335中，并且运行它。

程序运行后，观察LED的闪烁是否符合预期，这可以作为程序是否成功烧录并运行的一个直观判断。如果遇到问题，你可以利用CCS的调试器进行逐步调试，查找问题所在。

完成以上步骤后，你的TMS320F28335开发环境就搭建完成，并且已经得到了初步验证。接下来，你就可以开始更深入的编程实践了。

# 3. TMS320F28335基础编程实践

## 3.1 TMS320F28335的C语言基础

### 3.1.1 数据类型与变量

TMS320F28335作为一个专为数字信号处理优化的高性能微控制器，其编程语言以C语言为主，具有严格的类型定义和变量管理。基本数据类型包括标准的`int`、`short`、`long`、`float`和`double`，以及针对DSP优化的特殊类型，例如`fix`和`frac`，用于表示定点数和分数数。

在编写程序时，程序员需要根据实际的算法需求选择合适的数据类型。例如，在需要高精度的情况下，通常选用`float`或`double`类型；而在处理数字信号时，往往使用定点数来获得更好的性能，此时`fix`和`frac`类型更为合适。定点数类型在编译时将浮点运算转换为整数运算，这可以减少CPU的运算负担，提高执行效率。

### 3.1.2 运算符与表达式

TMS320F28335支持的标准C语言运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符等。在DSP编程中，特别强调位操作和位运算，因为这些操作可以避免浮点数运算，降低运算复杂度。

位运算符如`&`（按位与）、`|`（按位或）、`^`（按位异或）、`~`（按位取反）和移位运算符`<<`、`>>`等在DSP编程中应用广泛，它们可以实现对数字信号的高效处理。例如，通过移位操作可以实现数字信号的放大和缩小，这在音频处理等应用中十分常见。

## 3.2 TMS320F28335的寄存器操作

### 3.2.1 CPU寄存器介绍

DSP微控制器中，CPU寄存器是执行指令和数据处理的关键部分。TMS320F28335提供了丰富的寄存器资源，包括通用寄存器、控制寄存器、状态寄存器等。

通用寄存器主要用来存储中间运算结果或临时数据，它们通常为32位宽，可以进行快速读写操作。控制寄存器负责配置和控制DSP的操作模式，例如时钟管理、中断管理、外设控制等。状态寄存器存储了CPU的运行状态信息，如进位标志、零标志等，对于程序的流程控制至关重要。

### 3.2.2 外设控制寄存器编程

对于TMS320F28335这样的DSP来说，对外设的操作主要通过编程相应的控制寄存器完成。比如，要操作ADC模块，需要对ADC控制寄存器进行配置，包括设置采样率、启动和停止采样等。

编写外设控制寄存器时，程序员需要精确了解每个寄存器位的含义和配置方法。如要启动一个定时器，就需要设置与定时器相关的控制寄存器，具体包括时钟源选择、分频比、计数值、中断使能等位。

代码块示例如下，描述如何配置ADC模块的初始化过程：

// ADC初始化代码示例
void ADC_Init() {
    // 关闭ADC模块以便配置
    AdcRegs.ADCTRL1.bit.ADTEST = 0;
    AdcRegs.ADCTRL3.bit.SEQ_OVRD = 1; // 序列覆盖使能
    AdcRegs.ADCTRL2.bit.SEQ_CASC = 0; // 序列级联禁用
    AdcRegs.ADCTRL2.bit.ACQ_PS = 0x0; // 采样窗口

    // 配置序列通道0
    AdcRegs.ADSEQ1.bit.CHSEL = 0; // 选择通道0
    AdcRegs.ADSEQ1.bit.ACQ_PRD = 0x20; // 设置采样窗口

    // 开启ADC模块
    AdcRegs.ADCTRL1.bit.ST叙 = 1;
    // 其他配置...
}

// 注意：ADC模块的初始化要根据实际硬件设计的需要进行配置，这里仅为示例。

在这段代码中，先关闭ADC模块，然后配置其相关的控制寄存器。每个寄存器的操作都要基于对DSP硬件手册的理解，以确保外设能按照预期运行。

## 3.3 TMS320F28335的中断处理

### 3.3.1 中断系统介绍

TMS320F28335拥有一个高效的中断系统，这对于实现复杂任务的实时控制至关重要。中断系统能响应多个中断源，并有优先级机制，以便在有多个中断请求时决定响应顺序。

每个中断源都