10. DSP数字信号处理器模块

模块描述

DSP（数字信号处理器）是专为高速数值运算优化的处理器，TMS320F28335是TI公司的32位浮点DSP，主频150MHz。具有哈佛结构、硬件乘法器、专用指令集，特别擅长FFT、滤波、PID控制等算法。片上集成12位ADC、PWM、CAN等外设，广泛应用于电机控制、电源变换、信号处理等电赛题目，是高性能运算的理想选择。

工作原理

[外部电源] → [TPS54331降压] → [3.3V系统] → [LDO] → [1.8V核心]
                                  ↓
[30MHz晶振] → [PLL×5] → [150MHz CPU时钟] → [TMS320F28335]
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                                    [C28x CPU核心]
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                        ┌─────────────────────┴──────────────┐
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                  [浮点运算单元]  [硬件乘法器]  [DMA]   [事件管理器]
                        ↓             ↓              ↓        ↓
                  [FFT/滤波]    [快速MAC]    [数据搬运]  [PWM×18]
                                                            ↓
                                                    [12位ADC×16]

技术指标

- 处理器: C28x 32位浮点核心 - 主频: 150MHz - 性能: 150 MIPS, 75 MFLOPS - Flash: 256KB (L0-L3) - SRAM: 34KB (L0-L3, M0-M1) - ADC: 2×12位SAR ADC, 16通道, 12.5MSPS - PWM: 18路ePWM (增强型PWM) - 定时器: 3个32位CPU定时器 - 通信: 2×CAN, 3×SPI, 2×SCI, 1×I2C, 1×McBSP - GPIO: 88个 - 工作电压: 3.3V I/O, 1.8V核心 - 工作温度: -40°C至105°C

接口管脚定义

管脚 名称 功能 说明
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1-88 GPIO0-GPIO87 通用I/O 复用功能
40-41 X1/X2 主晶振 30MHz
44 XRS 复位 低电平复位
3-18 ADCINA0-7 ADC A通道 单端/差分
19-34 ADCINB0-7 ADC B通道 单端/差分
89-100 PWM1-12 ePWM输出 互补PWM
25 VDDIO I/O电源 3.3V
26 VDD 核心电源 1.8V

板上设置和信号指示

- 双电源: 3.3V I/O + 1.8V核心独立供电 - 晶振: 30MHz无源晶振 - JTAG接口: 14针标准JTAG调试接口 - ADC参考: 外部3.3V或内部参考 - PWM输出: 通过排针引出18路PWM - CAN接口: 板载CAN收发器SN65HVD230 - LED指示: GPIO连接状态LED - 按键: 复位按键+用户按键

电气指标

- 核心电压: 1.8V±5%, 电流约300mA - I/O电压: 3.3V±10% - GPIO电流: 4-8mA驱动能力 - ADC输入: 0-3V (单端), ±1.5V (差分) - ADC精度: 12位, ±2LSB - ADC速率: 单通道12.5MSPS, 双通道25MSPS - PWM频率: 最高75MHz/2=37.5MHz (分频后常用10-100kHz) - PWM分辨率: 150MHz时钟源，最高150M计数

使用说明

1. 开发环境: Code Composer Studio (CCS) 2. 编程语言: C/C++或汇编 3. 仿真器: XDS100v2/XDS510 JTAG仿真器 4. 时钟配置: 配置PLL将30MHz倍频至150MHz 5. ADC配置: 选择通道、触发源（定时器/ePWM） 6. PWM配置: 设置周期、占空比、死区、互补模式 7. 中断向量: 配置PIE中断向量表 8. 优化编译: 启用-O2/-O3优化，使用内联汇编

全国大学生电子设计竞赛相关赛题

- 2021年C题: 三相AC-DC变换电路（三相PFC） - 2019年A题: 电动小车动态无线充电（电源控制） - 2017年A题: 微电网模拟系统（逆变器控制） - 2015年A题: 风力摆控制系统（电机FOC） - 2013年A题: 单相AC-DC变换电路（功率因数校正） - 2011年A题: 开关稳压电源（数字电源） - 2009年A题: 光伏并网发电模拟装置（MPPT+逆变）

应用技术要点总结

1. 电机FOC控制: 使用ePWM生成SVPWM，ADC同步采样电流 2. 数字电源: ADC采样→PID运算→PWM输出闭环控制 3. FFT算法: 使用DSP库实现高速FFT运算 4. 定点/浮点: F28335支持浮点，简化算法开发 5. ADC触发: ePWM触发ADC实现精确同步采样 6. 死区控制: ePWM内置死区发生器，防止桥臂直通 7. CAN通信: 配置CAN总线实现多机通信 8. DMA使用: 使用DMA搬运ADC数据，减少CPU占用