【DSP外设控制】：TMS320F28335 GPIO与中断应用实战指南


# 摘要
本文主要介绍TMS320F28335的硬件特性、开发环境搭建，以及其GPIO和中断系统的详细工作原理和编程方法。通过分析GPIO的基础知识、编程实践和高级应用，以及中断系统的工作原理、控制编程和应用技巧，文章提供了丰富的实际案例，帮助开发者深入理解如何将GPIO和中断系统有效结合以优化系统设计。此外，文章还包括了性能测试与调优的策略，并探讨了DSP技术在深度学习应用中的未来发展趋势。本文旨在为DSP开发者提供实用的指导和深入的技术见解。

# 关键字
TMS320F28335；GPIO；中断系统；开发环境；性能测试；深度学习

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概述及开发环境搭建

## 1.1 TMS320F28335概述
TMS320F28335是德州仪器（Texas Instruments）公司生产的一款高性能数字信号处理器（DSP），广泛应用于工业控制、电机控制、能源管理等领域。它具有强大的处理能力，丰富的外设接口，以及灵活的可编程控制，是实现复杂算法和高效实时控制的理想选择。

## 1.2 开发环境搭建
开发TMS320F28335需要配置相应的开发环境，包括硬件和软件两个部分。硬件部分需要购买TMS320F28335开发板，软件部分需要安装Code Composer Studio（CCS），这是德州仪器官方提供的集成开发环境，支持C/C++语言开发。

### 1.2.1 CCS安装与配置
安装CCS的步骤相对简单，下载安装包后，按照提示进行安装即可。安装完成后，需要配置DSP/BIOS和XDS100v2 USB Emulator驱动程序，然后创建一个新的工程，选择对应的芯片型号TMS320F28335。

### 1.2.2 硬件连接与调试
将开发板通过USB线连接到电脑，并确保CCS可以识别到开发板。然后，创建一个测试程序，例如LED闪烁程序，通过“Debug”->“Download and Debug”来下载程序，并运行调试。如果LED能够正常闪烁，说明开发环境搭建成功。

在接下来的章节中，我们将深入学习TMS320F28335的GPIO和中断系统，并通过实例讲解如何利用这些功能实现具体的控制任务。

# 2. GPIO基础与编程实践

## 2.1 GPIO的硬件结构和工作原理

### 2.1.1 GPIO引脚功能和配置

通用输入输出（GPIO）引脚是微控制器上不可或缺的组件，允许用户自定义引脚功能，从而接入各种外围设备。在TMS320F28335 DSP中，GPIO引脚的功能配置主要通过其对应的控制寄存器进行。每个GPIO引脚可以被配置为输入或输出模式，并且在输入模式下，还可以进一步配置为上拉或下拉。

例如，GPIO引脚可以连接LED，用作简单的指示灯，也可以连接按钮，用于读取外部输入信号。在进行硬件电路设计时，正确地配置GPIO引脚功能至关重要，这能确保外围设备能正确地与微控制器交互。

下面是一个示例，展示如何配置GPIO引脚为输出模式：

// 假设我们要配置GPIOA的第0号引脚为输出模式
Uint16 GpioPin = 1 << 0; // 将1左移0位，得到GpioPin=1
GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0 = 0; // 设置GPIOA的第0号引脚为GPIO功能
GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO0 = 1; // 将GPIOA的第0号引脚配置为输出模式

代码解释：
- `GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0 = 0;` 这行代码用于配置GPIOA的第0号引脚的功能，将其设置为GPIO功能。
- `GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO0 = 1;` 这行代码将GPIOA的第0号引脚设置为输出模式，使其能够输出信号。

### 2.1.2 GPIO的输入输出模式及使用场景

GPIO引脚可以工作在不同的模式下，以满足各种应用的需求。其中，主要的模式包括：

- **输出模式**：在这种模式下，GPIO可以向外部设备发送信号或提供电源。通常用于驱动LED、继电器或其他信号指示设备。
- **输入模式**：在输入模式中，GPIO引脚用于读取外部信号，如按钮或传感器的信号。可以配置为上拉或下拉，以确保在无输入时引脚状态确定。
- **双向模式**：某些微控制器的GPIO支持双向模式，可以在输入和输出之间切换，但TMS320F28335 DSP中并不支持。

### 使用场景分析

- **LED控制**：通过配置GPIO为输出模式，可以控制LED的亮灭状态。LED经常用于指示系统状态，例如，表示设备正在运行或发生错误。
- **按键读取**：通过将GPIO配置为输入模式，可以检测按键是否被按下。这在需要用户交互的应用中非常常见。
- **传感器读取**：各种传感器的输出通常通过GPIO引脚输入到微控制器，用于检测环境参数，如温度、湿度等。

## 2.2 GPIO编程基础

### 2.2.1 GPIO寄存器和配置方法

为了高效地控制GPIO引脚，TMS320F28335 DSP提供了丰富的寄存器集。通过这些寄存器的位操作，可以实现对GPIO引脚的精确控制。

主要的寄存器包括：

- **GPIO Direction Register (GPxDIR)**: 设置GPIO引脚为输入或输出模式。
- **GPIO Data Register (GPxDAT)**: 读取或设置GPIO引脚的逻辑值。
- **GPIO Pull-up Control Register (GPxPUD)**: 控制GPIO引脚的内部上拉/下拉电阻。

配置GPIO寄存器的示例代码：

// 配置GPIOB的第7号引脚为输出
GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO7 = 1;

// 设置GPIOB的第7号引脚输出高电平
GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO7 = 1;

// 关闭GPIOB的第7号引脚的输出
GpioDataRegs.GPBCLR.bit.GPIO7 = 1;

### 2.2.2 编写GPIO操作代码

编写GPIO操作代码时，需要考虑如何优化代码结构，使其简洁易读，同时也要考虑运行效率。下面是一个简单示例：

void InitGpioB(void) {
  // 初始化GPIOB端口为输出
  GpioCtrlRegs.GPBDIR.all = 0xFFFF; // 设置GPIOB的所有引脚为输出模式
  GpioDataRegs.GPBQSEL1.bit.GPIO6 = 0; // 将GPIOB的第6号引脚设置为普通IO功能
  GpioDataRegs.GPBQSEL2.bit.GPIO6 = 0;
  GpioDataRegs.GPBMUX1.bit.GPIO6 = 0; // 将GPIOB的第6号引脚设置为GPIO功能
  GpioCtrlRegs.GPBSET.bit.GPIO6 = 1;  // 将GPIOB的第6号引脚输出高电平
}

void ToggleLED(void) {
  GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO0 = 1; // 清除GPIOA的第0号引脚，使其输出低电平
  GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO0 = 1;   // 设置GPIOA的第0号引脚，使其输出高电平
}

## 2.3 GPIO高级应用

### 2.3.1 位操作技巧和代码优化

在高级应用中，位操作技巧被广泛应用，以达到高效编程的目的。位操作可以减少不必要的寄存器读写，优化执行时间。

位操作示例代码：

void SetBit(uint16_t *regPtr, uint16_t bitNumber) {
  *regPtr |= (1 << bitNumber); // 设置指定位为1
}

void ClearBit(uint16_t *regPtr, uint16_t bitNumber) {
  *regPtr &= ~(1 << bitNumber); // 清除指定位为0
}

### 2.3.2 GPIO中断处理和优先级配置

除了基本的输入输出操作，TMS320F28335还支持通过GPIO引脚触发中断。这样可以实现更复杂的应用，如响应外部事件。

### GPIO中断处理

GPIO中断的处理流程包括：

- **中断触发**：通过GPIO引脚的上升沿、下降沿或者高低电平触发中断。
- **中断使能**：在中断向量表中注册中断服务例程，并使能对应的中断。
- **中断服务例程**：编写中断处理代码，执行必要的任务。

示例：