TMS320F281x DSP原理及应用技术(第2版)（高等学校电子信息类专业系列教材）
定 价：45 元
丛书名：高等学校电子信息类专业系列教材
- 作者：韩丰田，李海霞 编著
- 出版时间：2014/9/1
- ISBN：9787302366843
- 出 版 社：清华大学出版社
- 中图法分类：TN911.72
- 页码：369
- 纸张：胶版纸
- 版次：2
- 开本：16开
韩丰田、李海霞编著的这本《TMS320F281x DSP 原理及应用技术（第2版》以TMS320F281x系列数字信 号处理器为主线，结合丰富的实例系统论述了DSP的 工作原理及 应用开发技术。主要内容涵盖DSP的硬件结构、外设 模块、C语言编程、系统设计与开发方法、综合项目 案 例等。全书各章均提供了经过验证的应用开发实例以 方便读者实践，每章配有练习题以巩固学习和教学。
本书适合作为高年级本科生和研究生的“DSP原理与 应用”相关课程的教材，也可作为从事电气控制、自 动 控制的相关工程技术人员的参考用书。
序
我国电子信息产业销售收入总规模在2013年已经突破12万亿元，行业收入占工业总体比重已经超过9%。电子信息产业在工业经济中的支撑作用凸显，更加促进了信息化和工业化的高层次深度融合。随着移动互联网、云计算、物联网、大数据和石墨烯等新兴产业的爆发式增长，电子信息产业的发展呈现了新的特点，电子信息产业的人才培养面临着新的挑战。
（1） 随着控制、通信、人机交互和网络互联等新兴电子信息技术的不断发展，传统工业设备融合了大量最新的电子信息技术，它们一起构成了庞大而复杂的系统，派生出大量新兴的电子信息技术应用需求。这些“系统级”的应用需求，迫切要求具有系统级设计能力的电子信息技术人才。
（2） 电子信息系统设备的功能越来越复杂，系统的集成度越来越高。因此，要求未来的设计者应该具备更扎实的理论基础知识和更宽广的专业视野。未来电子信息系统的设计越来越要求软件和硬件的协同规划、协同设计和协同调试。
（3） 新兴电子信息技术的发展依赖于半导体产业的不断推动，半导体厂商为设计者提供了越来越丰富的生态资源，系统集成厂商的全方位配合又加速了这种生态资源的进一步完善。半导体厂商和系统集成厂商所建立的这种生态系统，为未来的设计者提供了更加便捷却又必须依赖的设计资源。
教育部2012年颁布了新版《高等学校本科专业目录》，将电子信息类专业进行了整合，为各高校建立系统化的人才培养体系，培养具有扎实理论基础和宽广专业技能的、兼顾“基础”和“系统”的高层次电子信息人才给出了指引。
传统的电子信息学科专业课程体系呈现“自底向上”的特点，这种课程体系偏重对底层元器件的分析与设计，较少涉及系统级的集成与设计。近年来，国内很多高校对电子信息类专业课程体系进行了大力度的改革，这些改革顺应时代潮流，从系统集成的角度，更加科学合理地构建了课程体系。
为了进一步提高普通高校电子信息类专业教育与教学质量，贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《教育部关于全面提高高等教育质量若干意见》（教高【2012】4号）的精神，教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会开展了“高等学校电子信息类专业课程体系”的立项研究工作，并于2014年5月启动了《高等学校电子信息类专业系列教材》（教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材）的建设工作。其目的是为推进高等教育内涵式发展，提高教学水平，满足高等学校对电子信息类专业人才培养、教学改革与课程改革的需要。
本系列教材定位于高等学校电子信息类专业的专业课程，适用于电子信息类的电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程、光电信息科学与工程、信息工程及其相近专业。经过编审委员会与众多高校多次沟通，初步拟定分批次（2014—2017年）建设约100门课程教材。本系列教材将力求在保证基础的前提下，突出技术的先进性和科学的前沿性，体现创新教学和工程实践教学； 将重视系统集成思想在教学中的体现，鼓励推陈出新，采用“自顶向下”的方法编写教材； 将注重反映优秀的教学改革成果，推广优秀的教学经验与理念。
为了保证本系列教材的科学性、系统性及编写质量，本系列教材设立顾问委员会及编审委员会。顾问委员会由教指委高级顾问、特约高级顾问和国家级教学名师担任，编审委员会由教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会委员和一线教学名师组成。同时，清华大学出版社为本系列教材配置优秀的编辑团队，力求高水准出版。本系列教材的建设，不仅有众多高校教师参与，也有大量知名的电子信息类企业支持。在此，谨向参与本系列教材策划、组织、编写与出版的广大教师、企业代表及出版人员致以诚挚的感谢，并殷切希望本系列教材在我国高等学校电子信息类专业人才培养与课程体系建设中发挥切实的作用。
教授
再版前言
数字信号处理器（DSP）是当今嵌入式系统开发的热点之一，随着DSP芯片运算能力与外设功能的大幅度提升，其应用领域日益广泛。美国德州仪器（TI）的TMS320F281x系列DSP芯片是一款面向实时控制优化的高性能32位定点数字信号处理器，片内集成了高速DSP内核及大容量Flash存储器、高速RAM存储器、面向电机控制的事件管理器、多通道高速A/D转换模块、增强型CAN总线通信接口、SCI异步串行通信接口、SPI串行外设接口、多通道缓冲接口、PLL时钟控制模块、看门狗、32位定时器、丰富的外设中断及多达56个通用数字I/O等外设模块，为设计功能复杂的数字控制系统提供了高性能的单芯片解决方案，广泛应用于精密运动控制、数字电源、可再生能源、电力线通信、LED照明、汽车电子、家用电器、医疗设备等领域。
本书以TMS320F281x 系列数字信号处理器为主线，结合丰富的实例讲述了DSP的工作原理及应用开发技术，各章节配有经过验证的应用开发例程以方便读者实践，每章后配有习题以配合课程教学需要。本书在2009年4月出版了第1版，已被国内多家高校选为DSP课程教材。在第1版的基础上，第2版主要对以下内容进行了增补和修订：
（1） 更新了第1章绪论部分，介绍了TI各个系列DSP芯片的最新进展；
（2） 新增了第12章，介绍了DSP芯片在陀螺稳定平台控制系统中的应用；
（3） 在第4、6章增补了部分接口应用实例；
（4） 结合第1版教材使用情况，对全书文字进行了修订。
全书可分为3个部分，共12章。第一部分包括第1~8章，主要介绍TMS320F281x系列DSP芯片的特点、内核结构及片内集成的外设模块。第二部分包括第9~10章，结合DSP实验装置讲述了DSP应用系统的硬件设计和软件开发基础知识。第三部分包括第11~12章，结合作者的科研工作介绍了DSP在无刷直流电动机控制和陀螺稳定平台控制系统中的应用。书中提供了较多的应用实例原理图和程序代码，附录还提供了DSP实验装置的电路原理图，以方便读者参考。
本书第1~11章由韩丰田编写，第12章由李海霞编写。在本书编写过程中，介绍的一些应用实例是作者与清华大学导航技术工程中心的同事、研究生共同合作的成果。本书在出版过程中得到清华大学出版社的大力支持，在此一并表示感谢。
限于编者水平有限，书中存在的错误和不当之处，敬请读者批评指正。
编著者 2014年3月于清华大学
第1版前言
为了适应数字信号处理技术的发展需求，近年来出现了许多高性能的数字信号处理器(digital signal processor，DSP)。伴随着超大规模集成电路技术水平和工艺的飞速进步，DSP芯片的处理速度越来越快，功能越来越丰富，应用领域越来越广泛。
TMS320C2000系列DSP芯片是TI面向工业控制推出的数字信号处理器，既具备数字信号器的强大运算能力，又像单片机一样在片内集成了丰富的外设与控制模块，因此又被称作数字信号控制器。新一代的TMS320C28xx系列与TMS320C24x的指令和大部分功能模块兼容，但运算能力提高了20倍，主要应用于大存储设备管理、高性能的数字控制等场合，如多轴运动控制、电机驱动、机器人控制、数字电源、汽车电子、光通信网络、智能传感器等应用领域。
TMS320F281x系列DSP芯片包括TMS320F2810、TMS320F2811和TMS320F2812，采用高性能的32位CPU，指令执行速率达到150MIPS。片内集成了大容量Flash存储器、高速SRAM存储器、功能强大的事件管理器、高速A/D转换模块、增强型CAN总线通信模块、SCI串行通信接口、SPI串行外设接口、多通道缓冲接口、PLL时钟模块、看门狗、定时器以及多达56个通用I/O等外设单元，为用户提供了单芯片实现高性能数字控制系统的解决方案。
自2006年春开学以来，作者面向仪器科学与技术、光学工程、机械工程、电气工程、工业自动化等专业的研究生开设了“DSP原理及应用技术”课程，开发了基于TMS320F2812的教学实验装置。作者根据多年从事DSP教学和科研工作的实践，对教学讲义进行修订后编写了这本教材，其目的是介绍TMS320C28xx系列DSP的原理与应用系统开发技术。书中以目前广泛应用的TMS320F2812为主线，详细介绍了DSP芯片的硬件结构、外设模块的原理及应用、C语言编程、应用系统设计与开发技术。结合作者开发的DSP实验装置，在介绍各个功能单元的同时提供了相应的应用实例，给出了硬件电路原理图和C语言程序。考虑到与多通道缓冲串口兼容的外设芯片较少，本书没有专门介绍TMS320F281x的多通道缓冲串口，感兴趣的读者可参考TI的参考文献。有关实验装置及本书内容方面的问题欢迎与作者及时沟通。
本书的内容可分为两大部分，前8章介绍TMS320F281x的原理和片内外设模块，并给出了较多的接口应用和编程实例； 后3章面向DSP系统设计，介绍DSP应用系统的硬件设计基础和C语言编程，并结合工程应用实例和开发的实验装置介绍DSP系统的硬件和软件开发技术。此外，在每章后附有习题以配合课程教学的需要。
在本书的编写过程中，王芃参加了部分资料的整理和实验开发工作，研究生陈景春、付真斌、张冲等对书稿进行了阅读并提出了许多中肯的建议，杨俊霞参与了本书的文字录入工作。本书在选题和出版过程中得到了清华大学出版社的大力支持，在此一并表示感谢。
限于编者水平，书中存在的错误和不当之处，恳请读者批评指正。
韩丰田
2008年12月
韩丰田，清华大学精密仪器系，教授，博士生导师，中国惯性技术学会理事，高精度惯性仪表及系统技术教育部国防科技重点实验室副主任。长期从事惯性仪表、惯性导航技术及DSP应用系统等方面的科研与教学工作，开设研究生课程“DSP原理及应用技术”。曾获国家技术发明二等奖、教育部科技进步一等奖、河南省教育厅科技成果一等奖、清华大学优秀教学成果二等奖、清华大学优秀实验成果二等奖、清华大学优秀博士学位论文等。独立编写了《TMS320F28lx DSP原理及应用技术》(第1版)，发表学术论文80余篇，授权发明专利7项。 李海霞，清华大学精密仪器系，助理研究员。多年来一直从事惯性导航系统控制技术方面的科研工作，研究方向包括多轴旋转机械系统伺服控制、高精度角度测量技术等，专注于基于C2000系列DsP的机电系统设计与工程应用，发表学术论文10余篇。
第1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 1.3.1 TMS320F281x的功能和特点 1.3.2 TMS320F281x的主要外设模块 1.3.3 TMS320F281x芯片的封装 1.4 基于DSP的运动控制系统 1.4.1 数字控制系统 1.4.2 运动控制技术 1.4.3 基于TMS320F281x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 2.1.1 时钟概述 2.1.2 振荡器与基于锁相环的时钟模块 2.1.3 外设时钟的配置 2.1.4 低功耗模式 2.1.5 看门狗 2.2 CPU定时器 2.3 通用数字I/O 2.3.1 GPIO概述 2.3.2 GPIO寄存器 2.4 外设中断扩展模块 2.4.1 PIE控制器概述 2.4.2 中断向量表的映射 2.4.3 中断源及其响应过程 2.4.4 PIE中断向量表 2.4.5 定时器0中断举例 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 3.1.1 CPU内部总线 3.1.2 32位数据访问的地址分配 3.2 存储器映射 3.3 片内Flash存储器 3.3.1 Flash存储器概述 3.3.2 Flash存储器空间分配 3.4 外部扩展接口 3.4.1 外部接口功能描述 3.4.2 XINTF的配置 3.4.3 配置建立、有效和保持阶段的等待状态 3.4.4 XINTF的寄存器 3.4.5 外部接口的DMA访问 3.5 外部接口的应用 3.5.1 扩展外部存储器 3.5.2 扩展D/A转换器 习题与思考题第4章 串行通信接口 4.1 SCI模块 4.1.1 SCI模块概述 4.1.2 SCI模块的结构 4.1.3 SCI的通信格式 4.1.4 波特率设置 4.1.5 SCI的中断 4.1.6 SCI的FIFO操作 4.2 SCI模块的多处理器通信 4.2.1 多处理器通信概述 4.2.2 空闲线多处理器模式 4.2.3 地址位多处理器模式 4.3 SCI的寄存器 4.4 SCI应用举例 4.4.1 标准串行总线接口 4.4.2 通信接口电路 4.4.3 SCI接口编程举例 ……第5章 串行外设接口第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系统硬件设计基础第10章 TMS320C28x的软件开发第11章 无刷直流电机控制第12章 陀螺稳定平台控制附录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
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