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基于TMS320F2812最小系统设计 本系统是基于TMS320F2812电流调节器的主控模块，用调节通过电磁线圈的电流的方法来控制电磁铁产生的磁场强度，测试不同外场对高温超导块材悬浮力与导向力的影响。通过TMS320F2812控制电流调节器实现电流的稳定输出，从而实现磁悬浮列车的高度的精确控制。同时利用TMS320F2812对磁悬浮列车高度进行实时监控，通过对采集到数据进行分析，调整输出电流的大小，保证磁悬浮系统的稳定工作。 TMS320F2812是TI公司推出的C2000平台上的顶点DSP芯片。采用高性能静态CMOS技术，I/O供电电压及Flash变成电压为3.3V，内核供电电压为1.8V，减小了控制器的功耗。1500MIPS的执行速度使得指令周期减小到6.67ns，从而提高了控制器的实时控制。支持JTAG接口。TMS320F2812的程序总线包括22位的地址总线和32位的数据总线，数据总线包括32位的地址总线和32位的数据总线。较之C24X/C240X的16位地址总线，TMS320F2812大幅提高了可寻址范围。同时32位的数据总线可以实现单周期的32位指令。其片内的32×32位MAC具有处理64位数的能力，可用于处理高精度的数字运算，完全可以替代其它更贵的浮点数处理器。在中断响应方面，TMS320F2812自动保存上下文的功能加快了中断响应速度，用户可以在更短的时限内完成更多的异步事件，这在多路信号采集系统中大幅提高了系统的实时性。在外设方面，TMS320F2812除了保留前代产品的4个16位通用定时器以外，又增加了3个32位的定时器可方便地实现大范围转轴转速信号的采集，以及提供更为灵活的数据采样模式。丰富的片上存储资源可满足用户处理大量数据的需求。128kB的Flash存储器、4kB的引导ROM、数学运算表、电机控制外设、串口通信外设、2kB的OTP ROM 以及16通道高性能12位模数转换模块，提供了两个采样保持电路可以实现双通道信号同步采样，同时具有很高的运算精度(32位)和系统处理能力(达到150MIPS)，可广泛应用于电力自动化、电机控制和变频家电等领域。 一、系统结构 系统主要包括DSP芯片、电源电路、复位电路、时钟电路、JTAG接口电路。考虑到和上位机的通信，还增添了串口通信电路。而在实际应用中是多个节点进行协调控制，增添了CAN网络驱动电路，系统框图如图1所示。 图1 系统框图 二、系统硬件设计 （1）DSP系统一般都采用多电源系统，电源及复位电路的设计对于系统性能有重要影响。TMS320F2812是一个较低功耗芯片，核电压为1.8V，I/O电压为3.3V。可以选用1117系列稳压芯片和TI公司的专用的供电芯片，由于DSP对于供电稳定性和上电顺序要求比较高，而1117系列芯片不太适合在这里应用，所以本设计中采用TI公司的TPS767D318电源芯片。该芯片属于线性降压型DC/DC变换芯片，可以由5V 电源同时产生两种不同的电压(3.3V、1.8V2.5V)，其最大输出电流为1000mA，可以同时满足一片DSP芯片和少量外围电路的供电需要，如图2所示。该芯片自带电源监控及复位管理功能，可以方便地实现电源及复位电路设计。复位电路原理图如图3所示。 图2 电源电路 图3 复位电路 （2）时钟电路设计 TMS20F2812片内有基于锁相环PLL的时钟模块。该模块提供了器件所有必须的时钟信号以及低功耗工作模式的控制。PLL有4位比率控制，用来选择不同的CPU时钟频率。芯片的最高工作频率可以达到150MHz。F2812的时钟有两种连接方式，即谐振器方式和外部振荡器方式。如果使用内部振荡器，则必须在X1/XCLKIN和X2两个引脚之间连接一个晶体振荡器。如果采用外部时钟，可将输入时钟信号直接连到X1/CLKIN引脚上，X2悬空。本设计中采用的是前一种方式，选用30MHz晶振，并选择锁相环5倍频功能，芯片工作频率为150MHz。电路如图4所示。 图4 时钟电路 （3）JTAG接口电路 F2812执行标准的IEEE 1149.1 JTAG接口，支持实时工作模式，当处理器正在运行和执行代码以及中断服务时，可以实时修改存储单元、外设模块的内容及寄存器的地址。如果与需要时间的中断服务不发生冲突时，用于可以通过非实时单步执行代码。F2812在CPU内部通过硬件执行实时模式而不需要软件监测，这是F2812的一个特点。另外，F2812还提供了特殊的硬件分析，用户可以设置硬件断点或数据/地址观测点，当发生匹配时将产生可供用户选择的不同断点事件。DSP仿真器通过DSP芯片上提供的扫描仿真引脚实现仿真功能，扫描仿真消除了传统电路仿真存在的电缆过长会引起的信号失真及仿真插头的可靠性差等问题。采用扫描仿真，使得在线