TMS 320 F281xDSP原理及应用技术(高等院校电子信息与电气学科特色教材) 97 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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韩丰田著 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302193418

商品编码：29426950794

包装：平装

出版时间：2009-04-01

基本信息

书名：TMS 320 F281xDSP原理及应用技术(高等院校电子信息与电气学科特色教材)

定价：35.00元

作者：韩丰田著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2009-04-01

ISBN：9787302193418

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.540kg

编辑推荐

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内容提要

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本书针对面向工业控制的TMS320F281x系列DSP芯片，介绍了DSP的硬件结构、外设模块、C语言编程、系统设计与开发方法。本书分为两个组成部分： 首先系统地介绍DSP芯片的原理、外设功能模块及其应用，然后介绍DSP应用系统的硬件设计和软件编程技术。面向运动控制、工业测控等领域，介绍了较多的工程应用实例，给出了电路原理图和C语言程序，在每章后附有习题以配合教学需要。
　　本书可以用作本科生和研究生的“DSP原理及应用”相关课程的教材，也可作为从事DSP应用系统开发人员的参考书。

目录

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章 绪论
　1.1 TMS320系列DSP芯片
　1.2 TMS320C28xx系列DSP芯片简介
　1.3 TMS320F281x系列DSP芯片
　1.4 基于DSP的运动控制系统
　习题与思考题
第2章 系统控制及中断
　2.1 时钟及系统控制
　2.2 CPU定时器
　2.3 通用数字I/O
　2.4 外设中断扩展模块
　习题与思考题
第3章 存储器及外部接口
　3.1 片内存储器接口
　3.2 存储器映射
　3.3 片内Flash存储器
　3.4 外部扩展接口
　3.5 外部接口的应用
　习题与思考题
第4章 串行通信接口
　4.1 SCI模块
　4.2 SCI模块的多处理器通信
　4.3 SCI的寄存器
　4.4 SCI应用举例
　习题与思考题
第5章 串行外设接口
　5.1 SPI模块概述
　5.2 SPI的操作模式
　5.3 SPI模块的设置
　5.4 SPI的FIFO操作
　5.5 SPI模块的寄存器
　5.6 SPI模块应用举例
　习题与思考题
第6章 增强型CAN控制器
第7章 事件管理器
第8章 A/D转换模块
第9章 DSP系统硬件设计基础
0章 TMS320C28x的软件开发
1章 无刷直流电机控制
附录A F281x系列DSP芯片的引脚信号
附录B DSP实验装置电路原理图
附录C 部分英文缩写
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《TMS320F281x DSP原理与应用开发指南》 精选内容提要： 引言：数字信号处理（DSP）的时代浪潮与TMS320F281x 的崛起 数字信号处理（DSP）已成为现代电子技术的核心驱动力，从音频视频的编码解码，到通信系统的信号调制解调，再到工业控制的实时监测与反馈，DSP 技术的身影无处不在。在这场技术革新浪潮中，德州仪器（TI）公司推出的 TMS320 系列 DSP 处理器以其强大的性能、丰富的外设和良好的可扩展性，赢得了全球工程师的青睐。特别是 TMS320F281x 系列，作为该家族中的佼佼者，凭借其优异的浮点运算能力、高达 150MHz 的主频、丰富的片内外设以及高度优化的架构，在高性能嵌入式系统开发领域占据了举足轻重的地位。本书旨在系统地阐述 TMS320F281x 系列 DSP 的核心原理，深入剖析其架构设计，详细介绍其关键外设的功能与应用，并结合实际开发案例，为读者提供一套全面、实用的开发指南。本书的目标读者为电子信息、电气工程、自动化等相关专业的本科生、研究生以及从事嵌入式系统、数字信号处理、实时控制等领域的研究与开发人员。 第一部分：TMS320F281x DSP 核心架构与指令集解析 1.1 TMS320F281x 家族概述与选型指南： 本章将首先介绍 TMS320F281x 系列 DSP 的整体家族构成，包括不同型号之间的主要差异和特点，例如内存大小、外设配置等。随后，将为读者提供一套实用的选型指南，帮助工程师根据具体的应用需求，选择最适合的 TMS320F281x 系列芯片。我们将从性能指标、功耗、成本、接口需求等多个维度进行考量，并列举一些典型应用场景下的选型建议。 1.2 CPU 核心架构深度剖析： 深入解析 TMS320F281x 的中央处理器（CPU）核心架构，详细讲解其流水线设计、指令执行流程、中断处理机制以及向量中断控制器（VIC）的工作原理。我们将重点关注其特有的数据通路和控制逻辑，理解其如何实现高效的指令并行处理和低延迟的中断响应。对于浮点运算单元（FPU）的设计和工作方式也将进行详细阐述，解释其在加速浮点密集型算法方面的优势。 1.3 存储器组织与管理： 本章将详细介绍 TMS320F281x 的存储器组织结构，包括片内 RAM、片内 ROM、片外扩展存储器接口（EMIF）的配置与访问方式。我们将深入探讨程序存储器（PGM）、数据存储器（DATA）、程序/数据共享存储器（PGM/DATA）的划分与使用，以及页模式、零页模式等访问机制。同时，还将介绍内存保护单元（MPU）的功能，用于实现访问权限控制和数据安全。 1.4 定点与浮点运算的优化策略： TMS320F281x 系列集成了强大的定点和浮点运算能力。本章将详细讲解其定点运算的指令集，包括常用的算术、逻辑、移位、乘法累加（MAC）指令，并分析在定点运算中如何通过数据量化、比例因子设置等方法，最大限度地提高运算精度和动态范围。对于浮点运算，我们将介绍其浮点指令集，并探讨如何利用浮点单元实现高效的浮点数运算，特别是在图像处理、通信信号处理等领域。 1.5 指令集结构与寻址模式： 详细解析 TMS320F281x 的指令集架构（ISA），包括指令的格式、编码方式以及不同类型指令的功能。我们将重点讲解其灵活多样的寻址模式，如立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、间接寻址、索引寻址、基址寻址、变址寻址等，并分析不同寻址模式在代码优化中的应用。 1.6 软件开发工具链介绍： 本章将介绍 TMS320F281x 的配套软件开发工具链，包括 Code Composer Studio (CCS) IDE 的安装与配置、C/C++ 编译器、汇编器、链接器、调试器（仿真器）等。我们将详细讲解如何在 CCS 中创建项目、编写代码、编译链接、下载程序以及进行硬件在线调试，确保读者能够熟练掌握开发环境的使用。 第二部分：TMS320F281x 关键外设功能详解与应用 2.1 通用输入/输出（GPIO）口配置与控制： 深入讲解 TMS320F281x 的 GPIO 口硬件特性、配置寄存器以及控制方法。我们将详细介绍如何设置 GPIO 口的方向（输入/输出）、上拉/下拉电阻、开漏/推挽输出模式，以及如何读取和写入 GPIO 状态。此外，还将探讨 GPIO 口与中断、定时器等外设的联动应用。 2.2 定时器/计数器（Timers）的工作原理与编程： 本章将详细介绍 TMS320F281x 内置的多个定时器/计数器模块的功能和工作模式。我们将深入解析定时器的工作时钟、预分频器、周期寄存器、比较寄存器等关键参数的设置，并讲解如何利用定时器实现周期定时、脉冲生成、脉宽调制（PWM）等功能。 PWM 模块在电机控制、电源管理等领域的应用将作为重点案例进行阐述。 2.3 模数转换器（ADC）的配置与数据采集： 详细阐述 TMS320F281x 的高精度 ADC 模块，包括其采样率、分辨率、参考电压、输入通道等关键参数。我们将讲解如何配置 ADC 的触发方式（软件触发、定时器触发、外部事件触发）、采样序列、中断生成等。通过实际案例，演示如何使用 ADC 进行模拟信号的采集与量化。 2.4 数模转换器（DAC）的输出控制： 介绍 TMS320F281x 内置的 DAC 模块，讲解其输出电压范围、分辨率等特性。我们将演示如何通过软件设置 DAC 的输出值，生成指定幅度的模拟电压信号，并探讨其在信号发生器、音频输出等方面的应用。 2.5 串行通信接口（SCI/SPI/I2C）的应用： 本章将系统介绍 TMS320F281x 的几种主要串行通信接口： SCI（Serial Communication Interface）： 讲解 UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）工作原理，包括波特率设置、数据位、停止位、校验位配置，以及如何实现与 PC 机或其他 MCU 的异步串行通信。 SPI（Serial Peripheral Interface）： 详细介绍 SPI 的主/从模式、时钟极性与相位（CPOL/CPHA）配置，以及如何与 SPI 外设（如传感器、存储器、显示器）进行高速同步串行通信。 I2C（Inter-Integrated Circuit）： 阐述 I2C 的总线结构、地址寻址机制，以及如何实现与 I2C 外设（如 EEPROM、传感器）的半双工同步串行通信。 2.6 CAN（Controller Area Network）总线接口： 深入讲解 CAN 总线的协议规范、帧格式、通信速率以及 TMS320F281x 的 CAN 控制器硬件实现。我们将演示如何配置 CAN 接口，实现数据的发送与接收，并探讨 CAN 总线在汽车电子、工业自动化等领域的广泛应用。 2.7 DMA（Direct Memory Access）控制器： 介绍 DMA 控制器的作用及其与 CPU 的协同工作机制。我们将详细讲解如何配置 DMA 通道，实现处理器无需干预的数据块传输，从而提高系统性能，减轻 CPU 负担，特别是在大量数据传输的场景下。 2.8 脉冲宽度调制（PWM）生成模块： 详细分析 TMS320F281x 的 PWM 模块，包括其生成波形的精度、频率、占空比控制能力。我们将演示如何配置 PWM 发生器，生成各种类型的 PWM 信号，并深入探讨其在电机变频调速、开关电源控制、LED 亮度调节等方面的核心应用。 第三部分：TMS320F281x 嵌入式系统开发实践 3.1 实时操作系统（RTOS）在 TMS320F281x 上的应用： 介绍嵌入式系统开发中 RTOS 的重要性，并以常见的 RTOS（如 FreeRTOS, uCOS 等）为例，讲解如何在 TMS320F281x 平台上移植和使用 RTOS。我们将讨论任务调度、进程间通信、信号量、互斥锁等 RTOS 核心概念，并给出实际的开发示例。 3.2 信号处理算法的优化与移植： 针对 DSP 的特性，本章将讨论如何将经典的信号处理算法（如 FFT、FIR、IIR 滤波器等）进行优化，以适应 TMS320F281x 的硬件架构。我们将关注定点/浮点运算的选取、指令流水线的使用、SIMD（Single Instruction, Multiple Data）指令的应用等，以最大化算法的执行效率。 3.3 典型应用案例分析与开发： 电机控制系统开发： 以无刷直流电机（BLDC）或永磁同步电机（PMSM）的矢量控制为例，详细介绍如何利用 TMS320F281x 的 PWM、ADC、编码器接口等外设，结合 DSP 算法，构建一个高性能的电机控制系统。 数字电源设计： 演示如何利用 TMS320F281x 的 PWM 和 ADC 模块，实现高效的数字电源控制，如开关电源的稳压、限流、软启动等功能。 通信接口扩展与协议实现： 结合实际的通信模块（如 Wi-Fi、蓝牙、以太网），演示如何利用 TMS320F281x 的通用接口（如 SPI、UART）对其进行驱动和控制，实现数据的高速传输和协议栈的集成。 传感器数据融合与处理： 演示如何采集多个传感器（如 IMU、GPS、环境传感器）的数据，利用 TMS320F281x 进行数据预处理、滤波、融合，并输出有意义的信息。 3.4 性能调试与功耗优化： 本章将介绍如何利用 CCS 等工具进行 DSP 程序的性能分析和瓶颈查找，包括代码剖析、CPU 占用率分析等。同时，也将探讨针对 TMS320F281x 的功耗优化策略，如合理利用低功耗模式、精细化控制外设时钟等。 结语： 本书力求内容详实，逻辑清晰，理论与实践相结合。通过对 TMS320F281x 系列 DSP 原理的深入剖析和丰富应用案例的详细讲解，希望能够帮助广大读者快速掌握该系列 DSP 的开发技巧，并将其成功应用于各类高性能嵌入式系统设计中，为我国的电子信息与电气学科发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“实战性”虽然体现在“应用技术”这几个字上，但阅读过程中，我感觉它更像是打下了坚实的理论基础，让你能够“看得懂”并“做得对”。它在介绍F281x的各个外设模块时，比如定时器、PWM（脉冲宽度调制）、CAN（控制器局域网）等，都结合了具体的应用场景。虽然书中可能没有提供可以直接复制粘贴的代码，但它清晰地阐述了这些外设的工作原理和寄存器配置逻辑，这反而更能培养读者的独立思考和解决问题的能力。我记得有一个章节讲到如何利用PWM生成各种波形，虽然它用的例子可能比较基础，但背后的原理在各种电机控制、电源管理等领域都至关重要。对我来说，这是一种“授人以渔”的教学方式。它不会告诉你“怎么做”，而是告诉你“为什么这么做”，以及“你可以怎么做”。这种 approche 让我觉得，即使我以后接触到其他系列的DSP，甚至不同的嵌入式平台，这本书所提供的知识体系也能帮助我快速上手。它培养的是一种工程思维，而不是死记硬背的技巧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“特色教材”标签，似乎暗示了它在教学方法上有所侧重。我个人觉得，它在理论深度和工程实践之间找到了一个相对平衡点。它不会像纯理论书籍那样晦涩难懂，也不会像纯应用手册那样流于表面。它通过对F281x这样一个具体DSP芯片的深入剖析，来讲解通用的DSP原理。在某些章节，比如关于DSP的开发流程和调试方法的部分，它给出了一些不错的指导。虽然书中给出的示例可能相对陈旧，但其背后的思路和方法论在当下依然有效。我记得它在讲到如何利用仿真器进行程序调试时，详细介绍了断点设置、变量监视、寄存器查看等基本操作，这些都是DSP开发过程中必不可少的技能。而且，它在提到一些常见的DSP应用领域时，比如音频处理、通信系统、工业控制等，都给出了相关的技术背景介绍，这有助于读者了解DSP在不同领域的应用潜力，激发学习兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本《TMS 320 F281x DSP原理及应用技术》给我的感觉是，它更适合那些已经对DSP有一定了解，或者希望系统性地深入学习DSP技术的读者。它在讲解一些高级概念时，例如浮点运算、流水线技术、以及DSP处理器特有的指令集架构时，并没有回避其复杂性，而是试图以一种严谨的方式进行阐述。这对于想在DSP领域做出一番事业的工程师来说，是非常重要的。理解这些底层细节，能够帮助他们写出更高效、更优化的代码，从而充分发挥DSP的性能。书中关于存储器管理和总线结构的部分，也让我对DSP的内部工作机制有了更深的认识。它解释了不同类型存储器的特点、访问速度以及如何通过总线进行数据传输，这些对于理解DSP的整体性能瓶颈和优化方向都很有帮助。我尤其注意到它在讲到C语言与汇编语言结合使用时，提到的一些技巧和注意事项，这对于需要进行性能敏感的DSP算法开发是非常实用的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字挺特别的，“TMS 320 F281x DSP原理及应用技术”，还挂着“高等院校电子信息与电气学科特色教材”的头衔，甚至还有个“97”在后面。拿到手翻了翻，发现它确实是一本理论性很强的书，感觉就像回到了大学课堂。书里的很多概念，比如FFT（快速傅里叶变换）、PID（比例-积分-微分）控制算法，都讲得相当细致，从数学原理到实际应用，层层递进。我看的时候，尤其是看到它在信号处理和控制系统方面的内容，觉得特别受启发。很多时候，我们学过的理论知识，在实际工程中怎么落地，总感觉隔了一层纱，这本书就试图把这层纱揭开。它不仅仅是罗列公式，而是努力去解释每个公式背后的物理意义和工程含义，这一点对于初学者或者想要深入理解DSP的工程师来说，是非常宝贵的。我个人比较喜欢它在介绍DSP架构时，那种由浅入深的讲解方式，先从核心的CPU讲起，然后逐步带到外设，再到指令集，这种循序渐进的学习路径，让我能够更系统地理解整个硬件平台。而且，它里面的一些例子，虽然可能不是最新的应用，但原理是通用的，对于理解F281x系列DSP的特点非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本《TMS 320 F281x DSP原理及应用技术》给我最大的感受就是它的“厚重感”。不是说书页有多少，而是它在知识深度上给人的感觉。虽然它聚焦于F281x这个具体的DSP系列，但它所涵盖的DSP理论和技术，很多都是跨平台的，是理解现代数字信号处理的基础。比如，在讲到滤波器设计时，它不仅给出了各种设计方法，还深入分析了不同设计方法的优缺点，以及在实际应用中需要考虑的各种因素，像采样率、噪声、计算复杂度等等。这让我明白，滤波器设计并不是一个简单的套公式过程，而是需要根据具体需求进行权衡和优化的。另外，书中对中断系统和DMA（直接内存访问）的讲解也让我印象深刻。这些低层级的硬件特性，往往是决定DSP性能的关键。它通过图示和详细的文字描述，把这些复杂的概念变得相对易懂，让我了解到如何有效地利用这些资源来提高数据处理效率。我尤其赞赏它在讲解ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）时，不仅介绍了基本原理，还详细说明了量化误差、采样定理等关键概念，这些都是进行精确信号采集和输出的基础。