SoC類的TMS320LF2407 DSP在測速和遠(yuǎn)程傳送中的一體化設(shè)計(jì)

　　速度測量是控制工程的基本問題之一。在許多情況下，測速信號需要遠(yuǎn)距離傳送。實(shí)現(xiàn)這個(gè)問題的一個(gè)主要方法是使用SoC(片上系統(tǒng))芯片。它所帶的豐富外設(shè)改變了關(guān)于硬件和軟件的觀念。搭建硬件系統(tǒng)變?yōu)閷τ布Y(jié)構(gòu)的理解掌握，軟件的編程也從算法編制為主變?yōu)椴考O(shè)置為主，具有簡捷、完整的特點(diǎn)，體現(xiàn)了芯片的技術(shù)優(yōu)勢。SoC類的TMS320LF2407DSP芯片在測速和遠(yuǎn)程傳送應(yīng)用中的簡捷一體化設(shè)計(jì)也體現(xiàn)了這一點(diǎn)。

　　1 相關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　TMS320LF2407所帶有的事件管理器和CAN控制器模塊為測速和遠(yuǎn)程傳送提供了便利。 TMS320LF2407有2個(gè)事件管理器EVA和EVB，各有3個(gè)捕獲單元。對應(yīng)6個(gè)捕獲輸入引腳CAPX(對EVA，X=1，2，3;對EVB，X=4，5，6)。6個(gè)捕獲輸入引腳分別與QEPl/IOPA3、QEP2/IOPA4、IOPA5、QEP3/IOPE37、QEP4/IOPFO和IOPFl 共用。當(dāng)捕獲輸入引腳CAPX上檢測到所選的跳變時(shí)，所選的GP定時(shí)器的計(jì)數(shù)值被捕獲并存入到一個(gè)2級深的FIFO堆棧中。

　　TMS320LF2407的CAN控制器模塊包括有郵箱和相應(yīng)的控制/狀態(tài)寄存器。共有6個(gè)郵箱：2個(gè)接收郵箱(MBOX0、1)，2個(gè)發(fā)送郵箱(MBOX4、5)，2個(gè)可配置為接收或發(fā)送郵箱(MBOX2、3)。TM$320LF2407的CAN控制器模塊完全支持CAN2.0B協(xié)議。

　　通常情況下，測速傳感器系統(tǒng)輸出的是數(shù)字測速脈沖信號。因此，可把這個(gè)加到TMS320LF2407DSP芯片捕獲引腳上。利用TMS320LF2407芯片的捕獲單元測量輸入脈沖的周期，再由內(nèi)置的CAN總線控制器單元發(fā)出CAN周期信號，實(shí)現(xiàn)測速和遠(yuǎn)程傳送一體化。

　　2 系統(tǒng)配置

　　2.1 捕獲單元及相應(yīng)定時(shí)器的配置

　　TM$320LF2407捕獲單元的工作原理是：以輸入脈沖上升沿、下降沿或上升沿下降沿為界，由相應(yīng)的定時(shí)器計(jì)數(shù)來度量周期，計(jì)數(shù)值被捕獲送入相應(yīng)的一個(gè)2級深的捕獲堆棧FIF0中。因此，涉及到捕獲和定時(shí)器兩部分的配置操作。需要配置的捕獲操作有：在I/O口復(fù)用控制寄存器MCRx(x=A、B或c)中把相應(yīng)引腳配置為捕獲輸入;在捕獲控制寄存器CAPCONA/B中選擇(使能)捕獲單元、選擇(使能)相應(yīng)的定時(shí)器和邊沿選擇(上升沿、下降沿或上升沿下降沿);在中斷標(biāo)志寄存器EVA/BIFRX和中斷屏蔽寄存器EVA/BIMRX中設(shè)置中斷控制情況。需要配置定時(shí)器的操作有：對單個(gè)通用定時(shí)器TXCNT清零;在全局通用定時(shí)器控制寄存器GPTCONA/B中設(shè)置相應(yīng)定時(shí)器的操作及計(jì)數(shù)方向;在單個(gè)通用定時(shí)器周期控制寄存器TXPR中設(shè)置比較周期;在單個(gè)通用定時(shí)器控制寄存器TXCON中設(shè)置計(jì)數(shù)操作模式。

　　周期控制寄存器TXPR中設(shè)置的比較周期應(yīng)大于輸入脈沖信號的周期。在不知道輸入脈沖信號周期的情況下，應(yīng)設(shè)置為最大值。當(dāng)度量周期超過最大捕獲時(shí)間時(shí)，用定時(shí)器溢出的方法再加軟件計(jì)數(shù)解決。

　　2.2 捕獲周期的取出和傳送

　　存放于捕獲堆棧FIFO的捕獲周期的取出有中斷和查詢兩種方法。捕獲單元所在的事件管理器的中斷延時(shí)時(shí)間為20個(gè)CPu周期(典型)，或25個(gè)CPU周期(最小保護(hù))，或8個(gè)cPU周期(單個(gè)中斷)，或l6個(gè)CPU周期(不考慮存儲器空間)。在具體設(shè)計(jì)中，中斷延時(shí)時(shí)間被設(shè)為某一定值。在通常中斷處理程序很短的情況下，中斷時(shí)間主要由中斷延時(shí)時(shí)間決定。為了系統(tǒng)的擴(kuò)展，即使是單個(gè)外設(shè)，也還是以采用中斷方法為宜，而不是查詢方法。

　　2.3 CAN控制器模塊和位定時(shí)器配置

　　CAN控制器模塊的配置包括初始化郵箱、位定時(shí)器設(shè)置和數(shù)據(jù)收發(fā)。有關(guān)內(nèi)容參見文獻(xiàn)。這里介紹一下位定時(shí)器的設(shè)置。

　　位定時(shí)器的設(shè)置決定總線傳輸信號的波特率，是CAN控制器模塊的核心配置問題。TMS320LF2407有兩個(gè)位控制寄存器BCRl和BCR2。它們必須在CAN控制器處于復(fù)位模式下(即CCR=1)才能被配置。位控制寄存器BCR2包括波特率預(yù)分頻位BRP[7-0]，用來確定CAN控制器的時(shí)間片TQ，作為位控制的基準(zhǔn)時(shí)間。位控制寄存器BCR2包括同步跳轉(zhuǎn)寬度選擇位SJW[1-0]、采樣次數(shù)選擇位SAM、包含傳播延時(shí)時(shí)間段(

　　PROG SEG)和相位延時(shí)時(shí)間段1(PHASE SEGl)的時(shí)間段1 TSEGl[3-0]、決定相位延時(shí)時(shí)間段2(PHASE SEG2)的時(shí)間段2 TSEG2[2-0]。這樣波特率為

　　3 設(shè)計(jì)實(shí)例

　　本例的基本設(shè)置是選定捕獲單元4(CAP4)對輸入脈沖寬度進(jìn)行捕獲，事件管理器EVB的通用定時(shí)器3對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。捕獲計(jì)數(shù)值從FIFO堆棧取出送到臨時(shí)寄存器CAP4TEMP，以便于擴(kuò)展。再從CAP4TEMP送到3號郵箱經(jīng)CANTX/IOPC6和CANRX/IOPC7發(fā)送，如圖1所示。

　　3.1 捕獲單元為中斷方式而CAN控制器為查詢方式

　　首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括關(guān)中斷、清標(biāo)志位、系統(tǒng)時(shí)鐘20MHz使能包含有捕獲單元的第4級中斷INT4，再進(jìn)行捕獲單元初始化和CAN控制器初始化。有關(guān)內(nèi)容前已敘述。由于捕獲單元處于中斷方式，從捕獲堆棧FIFO的取捕獲周期值的操作在捕獲單元的中斷處理程序中進(jìn)行;而CAN控制器處于查詢方式，要在主程序中循環(huán)檢查捕獲標(biāo)志。確認(rèn)捕獲后，從暫存寄存器CAP4TEMP中取出捕獲周期值送到郵箱3。值得一提的是，由于捕獲周期值為1 6位數(shù)據(jù)，故需要傳送的數(shù)據(jù)是2字節(jié)。因此發(fā)送控制器MSGCTRL3的DL=2。這種情況的程序流程如圖2所示。

　　3.2 捕獲單元中斷處理包括CAN控制器的信息發(fā)送

　　如前所述，當(dāng)CAN控制器處于查詢方式時(shí)，CAN控制器的操作程序很復(fù)雜，又位于主程序，不利于主程序的擴(kuò)展和外設(shè)的增加;因此可以把CAN控制器信息發(fā)送設(shè)置于捕獲單元中斷處理中，使主程序變得十分簡單。在這種情況下，捕獲單元中斷處理程序同時(shí)包括捕獲周期取出和CAN信息發(fā)送。由于減少了判斷和循環(huán)，CAN信息發(fā)送變得簡單。捕獲單元中斷處理程序如下：

　　CAP4_ISR

　　LDP #DP EVB

　　LACL CAP4FIFO ;取捕獲堆棧值

　　LDP DP_USER

　　SACL CAP4TEMP ;捕獲值送入臨時(shí)寄存器

　　LDP #DP EVB

　　SPLK #0，T3CNT ;清T3計(jì)數(shù)值，使其重新計(jì)數(shù)

　　LDP #DP_CAN

　　SPLK #0000H，MDER ;郵箱不使能

　　SPLK #0100H，MCR ;CDR=I，數(shù)據(jù)改變請求

　　LDP #5

　　LACL CAP4TEMP ;取捕獲值

　　LDP #DP_CAN2

　　SACL MBX3A&n

　　bsp; ;把捕獲值移入到郵箱3

　　LDP #DP_CAN

　　SPLK #0880H，MCR ;DBO=1，CDR=0，ABO=1，STM=0

　　SPLK #08H，MDER ;MD3=0，ME3=1，郵箱3發(fā)送使能

　　LDP #DP CAN

　　SPLK #0020H，TCR ;郵箱3發(fā)送請求

　　W_TA3 LDP #DP_CAN

　　BIT TCR，2 ;郵箱3發(fā)送應(yīng)答TA3(位13)=1

　　BCND W_TA3, NTC ;等待發(fā)送應(yīng)答

　　LDP #DP_CAN

　　SPLK #2000h, TCR ;發(fā)送應(yīng)答TA3寫1復(fù)位

　　CLRC INTM ;開中斷

　　RET

　　4 結(jié)論

　　分析和設(shè)計(jì)表明，利用SoC芯片類的TMS320LF407特點(diǎn)，適當(dāng)配置相應(yīng)的單元，就會簡捷、有效地實(shí)現(xiàn)速度更快的控制功能，體現(xiàn)了控制功能，體現(xiàn)了控制實(shí)現(xiàn)方法的必然發(fā)展趨勢。調(diào)試應(yīng)用說明，該方法正確、有效。