TMS320C5402 DSP在嵌入式測控系統(tǒng)中的應(yīng)用
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盡管從一般意義上講， 基于MCU（單片機(jī)）與DSP（數(shù)字信號處理器）這兩類器件的系統(tǒng)都有各自的用途，但現(xiàn)在很多新興的嵌入式應(yīng)用，尤其是那些大型的復(fù)雜系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)同時實(shí)現(xiàn)信號與控制兩種處理，它們既需要DSP的功能又需要MCU的功能。筆者正是基于這種嘗試，在PID溫度控制系統(tǒng)中，將DSP 應(yīng)用到MCU的應(yīng)用場合，取得了較好的控制效果。隨著DSP（數(shù)字信號處理器）制造技術(shù)的發(fā)展，其成本已經(jīng)下降到較低水平;而DSP的處理速度可滿足控制的實(shí)時性需求。本設(shè)計中選用了性價比高、運(yùn)算能力強(qiáng)、實(shí)時性好的TMS320C5402 DSP來實(shí)現(xiàn)PID溫度控制算法。C5402DSP相對于單片機(jī)的主要優(yōu)勢在于：首先，C5402DSP采用的是哈佛結(jié)構(gòu)，有多組總線分別連接到程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間結(jié)構(gòu)，片內(nèi)有三組16bit數(shù)據(jù)總線CB、DB、EB和一組程序總線PB以及對應(yīng)的4組地址線CBA、DBA、EBA、PBA;其次，具有硬件乘加器，包括一個17＊17bit乘法器和一個40bit專用加法器，可以在單周期內(nèi)完成乘、加運(yùn)算各一次，運(yùn)算能力很強(qiáng);還有，采用了流水線技術(shù)，指令具有6級流水線，相對于單片機(jī)而言，速度大大提高;另外，還具有串行口和并行口等外設(shè)，可滿足控制的輸入輸出要求。
2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與工作原理
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。本設(shè)計主要分為溫度采集和PID控制兩部分。DSP檢查所得溫度是否超過上下限值，若超過則報警并轉(zhuǎn)入相應(yīng)處理;否則根據(jù)所要求的標(biāo)準(zhǔn)溫度值計算采集溫度與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差e（n），轉(zhuǎn)入PID算法程序進(jìn)行處理，得到輸出控制信號y（n），通過y（n）來控制加熱/降溫裝置進(jìn)行工作，達(dá)到控溫的效果。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖
3 軟件設(shè)計
本設(shè)計主要包括主程序、溫度采集子程序、上下限溫度值查詢子程序、PID子程序等。其中，溫度采集子程序和PID子程序是核心，本文將著重介紹。
3.1 溫度采集程序
DSP芯片通過串口0與單總線溫度傳感器DS18B20的數(shù)據(jù)線相連，對現(xiàn)場溫度進(jìn)行采集，DSP芯片TMS320C5402通過串口0讀出采集到的溫度并對它進(jìn)行濾波處理;通過串口1寫中斷，調(diào)用顯示程序進(jìn)行溫度顯示。為便于讀者參考，下面給出DS18B20的DSP溫度讀寫程序。
?。?）DSP寫數(shù)據(jù)子程序
TX0 STM #PCR0,SPSA0
STM #0011001000000010B,McBSP0
RPT #100
NOP
STM #PCR0,SPSA0
STM #0011001000000000B,McBSP0
RPT #1500
NOP
STM #PCR0,SPSA0
STM #0011001000000010B,McBSP0
RET
?。?）DSP讀數(shù)據(jù)子程序
RX STM #PCR0,SPSA0
STM #0011001000000010B,McBSP0
RPT #120
NOP
STM #PCR0,SPSA0
STM #0011001000000000B,McBSP0
RPT #120
STM #PCR0,SPSA0
STM #0011001000000010B,McBSP0
RPT #120
NOP
LD #04H,A
STL A,TMP
PORTW TMP,7H
STM #PCR0,SPSA0
LD McBSP0,A
AND #0001H,A
BC RX1, ANEQ
RSBX C
B RX2
RX1 SSBX C
RX2 ROR B
LD #02H,A
STL A,TMP
PORTW TMP,7H
RET
3.2 PID算法在DSP上的實(shí)現(xiàn)
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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