HDSP-Super2812参考手册
HDSP-Super2812 参考手册
HDSP-Super2812参考手册目录
1.产品特点 (3)
2.产品说明 (3)
3.产品清单 (4)
4.实验清单 (4)
5.功能框图 (5)
6.技术指标 (6)
7.存储空间配置 (6)
8.结构及安装 (8)
9.接口说明 (8)
9.1 HDSP-Core2812核心板接口说明 (8)
9.1.1 CON1 ：JTAG仿真器接口 (9)
9.1.2 J1：＋5V电源输入接口 (9)
9.1.3 J2、J3：AD校正电路跳线接口 (10)
9.1.4 J4、J5：TMS320F2812引脚引出接口 (10)
9.1.5 S1：复位开关 (10)
9.2 HDSP-MotherBoard-A功能板接口说明 (12)
9.2.1 J1、J2：HDSP-Core2812的引脚插座 (13)
9.2.2 J3：4通道DA输出口 (13)
9.2.3 J4：＋5V电源输入接口 (13)
9.2.4 J5：A组电机控制驱动接口 (13)
9.2.5 J6：B组电机控制驱动接口 (14)
9.2.6 J7：A组电机编码盘接口 (14)
9.2.7 J8：B组电机编码盘接口 (14)
9.2.8 J9：外设扩展总线 (15)
9.2.8 J10：存储器扩展总线 (15)
9.2.9 JP1：DAC低参考电压选择跳线 (16)
9.2.10 JP2：＋5V、±15V/±12V 电源输入口 (16)
9.2.11 JP3：异步串行通信接口A (17)
9.2.12 JP4：异步串行通信接口B (17)
9.2.13 JP5：CAN总线接口 (17)
9.2.14 S1：复位开关 (17)
10.AD校正功能 (18)
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10.1 AD校正原理分析 (18)
10.2 硬件接法 (19)
10.3 软件算法 (20)
10.4 实验结果 (21)
11.机械尺寸 (22)
12.历史版本 (22)
13.质保声明 (23)
14.技术支持 (23)
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1.产品特点
? 采用PACK 结构，由HDSP-Core2812核心板和
HDSP-MotherBoard-A 功能板组成。模块化的设计便于用户二次开发；
? 4层板设计，关注EMC ，信号可靠稳定； ? 采用32位定点DSP TMS320F2812，时钟频率
150MHz ，可方便应用于电机控制、电源设计、逆变器、变频器、电力自动化装置等工业自动化领域； ? 片上存储器：
FLASH ： 128K ×16位 图1-HDSP-Super2812产品图片
SRAM ： 18K ×16位 Boot ROM ： 4K ×16位 OTP ROM ： 1K ×16位 ? 外扩存储器：
FLASH ： 256K ×16位 SRAM ： 256K ×16位 ? 片上外设：
PWM ： 16路（其中4路为独立波形，12路为6对互补波形） QEP ： 6通道
ADC ： 2×8通道（12位、80ns 转换时间、0～3V 量程） SCI 异步串口： 2通道 McBSP 同步串口： 1通道 SPI 同步串口： 1通道 eCAN 总线： 1通道
? 创新性的可选择AD 校正设计，可有效提高TMS320F2812内部AD 的采样精度；
? 外扩4通道、12位分辨率、10us 建立时间、±10V 的量程的DAC 输出，可做信号发生器； ? 外扩RTC 实时时钟+512×8位EEPROM ； ? 1路eCAN 进行收发驱动，符合USB2.0协议；
? 提供看门狗电路、电源监视、上电复位、手动复位、系统可靠、稳定； ? 标准的JTAG 接口，可和所有JTAG 接口的DSP 仿真器连接、调试； ? 标准化的扩展总线
? 模板尺寸符合3U 工业标准（160mm ×100mm ）
2.产品说明
非常感谢您选择HDSP-Super2812开发板产品，此款产品是面向广大工业自动化领域的DSP 工程师用来学习和后续研发而设计的一款嵌入式DSP 开发平台。
在听取广大DSP 工程师意见的基础上，采用模块化设计思路，优化结构设计，注重EMC 处理，无论在设计还是在工艺上，均用心完成。HDSP-Super2812为您提
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供了丰富的二次开发接口，不但最大限度的发挥了TMS320F2812的控制特长，也方便了用户进行二次开发，因此能够很便捷的将其应用于电机控制、电源控制、逆变器、变频器、电力保护装置、数据采集装置等工业自动化领域。
为了解决TMS320F2812内部AD采样精度比较低的问题，HDSP-Super2812设计了具有可选择性的AD采样校正模块，并且提供了相应的算法程序。在前端信号未作处理的情况下，实验结果表明，经采样校正之后，AD转换的精度平均能够达到0.2%，较好的情况下误差能够低于0.1%。当然，AD采样最后的精度还和您所提供的信号质量、采用的校正算法等因素有关。
HDSP-Super2812的存储空间不仅拥有其内部的18K Ram和128K Flash资源，而且还扩展了256K的Ram和256K的Flash，为您可能设计的大容量程序提供了足够的存储空间。
为了能够将HDSP-Super2812用于工业控制中，HDSP-Super2812具有4路DA和实时时钟的功能。
为了能够更好的使用HDSP-Super2812，请您仔细阅读本手册，并参考《HDSP-Super2812开发平台实验教程》。如果有任何疑问，请您及时和HELLODSP工程师联系。
3.产品清单
HDSP-Super2812整套产品清单如下，请收货是仔细查验：
4.实验清单
HDSP-Super2812具有丰富的实验例程，为了使用户能从入门开始循序渐进掌握TMS320F2812，整个实验部分分为基础篇和提高篇。基础篇的内容能让用户全面轻松的熟悉DSP内部各个外设的功能，而提高篇则结合工程实际，侧重于外扩设备和中断的应用，具体的实验讲解请参看《HDSP-Super2812实验教程》。实验清单如下所示：
基础篇
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提高篇
5.功能框图
HDSP-Super2812开发平台所能实现的功能框图如图2所示：
DA 输出
16路PWM 16路AD 模拟量输入6路QEP 输入
RS232串口
图2 HDSP-Super2812功能框图
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6.技术指标
HDSP-Super2812开发平台的技术指标如表1所示：
表1 开发平台技术指标
7.存储空间配置
HDSP-Super2812开发平台采用的是具有哈佛总线结构的DSP TMS320F2812，其具有32位的数据地址和22位的程序地址，在逻辑上具有4M×16位的数据空间和4M×16位的程序空间，但是在物理上已经将数据空间和程序空间统一为一个4M×16位的存储空间。HDSP-Super2812开发平台在TMS320F2812片内存储器的基础上，还外扩了256K的SRAM、256K的FLASH和DSP扩展总线，其具体的存储体在存储空间映射情况如表2所示。
表2 HDSP-Super2812存储空间映射
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由于HDSP-Super2812开发平台在设计的时候已经将引脚MP/MC接地，也就是说MP/MC不可能为高电平，因此其实在表格的最后一行的XINTF7区是不可用的。
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8.结构及安装
HDSP-Super2812开发平台由两部分组成，一部分是HDSP-Core2812核心板，即图1中我们看到的含有DSP芯片的板子，它具有外扩的SRAM和FLASH，电源电路，AD校正电路等，能够独立稳定运行。另一部分是HDSP-MotherBoard-A型功能母板，即图1中我们看到的带有串口的底板，其丰富的外围电路使得HDSP-Super2812将TMS320F2812的外设功能全部得以体现。
HDSP-Core2812核心板和HDSP-MotherBoard-A型功能母板是通过2*80引脚，2mm间距的接口来实现组合的。安装时需要注意的地方如下：
?检查HDSP-Core2812核心板的2*80引脚插针是否整齐，如果有个别引脚有歪曲现象，请使用镊子、尖嘴钳等工具将其调整至整齐。
?安装时，需要注意板子的配合方向。HDSP-Core2812核心板上的印字“HELLODSP F2812”和HDSP-MotherBoard-A功能板上的串口在同一侧，而HDSP-Core2812核心板上的JTAG口和HDSP-MotherBoard-A功能板上的扩展总线在同一侧，如图1所示。
?安装时请先将插针和插座对其，下按时用力需尽量均匀，切勿用力过大，以免损坏HDSP-Core2812核心板的引脚插针。
安装HDSP-Super2812开发平台时，千万不能将两块板子插反，如果在插反状态下上电，会将DSP TMS320F2812烧坏，因此安装时一定要遵循上面所述的注意点，上电前请对照图1所示的实物图片。
HDSP-Super2812采用冗余的电源设计方案，您既可以通过HDSP-MotherBoard-A功能板上的电源插座上电，也可以通过HDSP-Core2812核心板上的白色电源座子进行上电，无论采用哪种方式上电，系统均能稳定可靠运行。
9.接口说明
HDSP-Super2812开发平台共有18个连接器接口、3个跳针接口和2个复位开关，其中HDSP-Core2812有4个连接器接口、2个跳针接口和1个复位开关，而HDSP-MotherBoard-A型功能板有14个连接器接口、1个跳针接口和1个复位开关，下面我们来详细介绍每一个接口的功能及其引脚定义。
9.1 HDSP-Core2812核心板接口说明
图3- HDSP-Core2812接口示意图
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HDSP-Core2812核心板的正面接口布局如图3所示，板子尺寸为86mm ×66mm ，共有4个连接器接口、2个跳针接口和1个复位开关，如下表所示：
表3 HDSP-Core2812接口列表
9.1.1 CON1 ：JTAG 仿真器接口
HDSP-Super2812核心板有一个13针、间距为100mil 的双排插针CON1，它是一个JTAG 仿真器的标准接口，可以和各个厂家的JTAG 仿真器相兼容。使用时，通过此接口对TMS320F2812进行硬件仿真调试，其具体定义如图4所示。
图4- JTAG 接口引脚定义
从图4可以看到，HDSP-Core2812的JTAG 口采用了防插反设计，第6脚已经为空，这样防止您在将其和仿真器的JTAG 口相连接时方向插反。因为一旦插反，很有可能会烧坏仿真器或者DSP 。当然，防插反设计同样需要仿真器的JTAG 口来进行配合，一般情况下，仿真器JTAG 口的第6脚需要填针，所以在使用仿真器时，请检查其JTAG 口的第6脚是否已填针，如果没有，得仔细确定插入方向。HDSP-XDS510 USB 仿真器的JTAG 口在出厂前均已填针，但为了安全起见，在使用前也需要检查一下，以防填针掉落。
9.1.2 J1：＋5V 电源输入接口
＋5V 的电源输入接口J1采用2芯2mm 单排插座，其引脚具体定义如图5所示：
AGND
＋5V 接口引脚间距为2mm
图5- 电源输入接口引脚定义
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9.1.3 J2、J3：AD校正电路跳线接口
HDSP-Core2812核心板具有可选择的AD校正电路，其可选择的功能正是通过J2和J3跳线所实现的，如图6所示。
图6- AD校正电路跳线接口
如果以跳线接口被短接的状态设定为1，跳线接口未被短接的状态设定为0，则AD校正电路的使能关系如表4所示。
表4 AD校正电路使能关系
从表4我们可以看到，只有当J2被短接，J3被短接的时候，AD校正电路才被使能，这时候，加上AD 校正算法，可以对TMS320F2812内部其余的14路通道进行校正，从而提供AD采样精度。正如图6所示，当J2口被短接时，参考电压Verf1加到了ADCINA0通道；当J3口被短接时，参考电压Verf2加到了ADCINB0通道。
?当J2和J3均被短接时，AD校正功能被使能。一路参考电压连接ADCINA0，另一路参考电压连接ADCINB0，其余14路通道可通过程序自由配置。
?当J2和J3均未被短接时，AD校正功能被禁止，TMS320F2812内部的16路采样通道可以通过程序自由配置。
9.1.4 J4、J5：TMS320F2812引脚引出接口
HDSP-Core2812具有2×80个引脚，间距为2mm的扩展接口，将TMS320F2812的外设功能引脚和扩展总线全部引出，方便了用户进行二次开发。J4、J5接口引脚的具体定义如图7所示。
9.1.5 S1：复位开关
HDSP-Core2812核心板上提供复位按钮S1，方便调试。
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图7- HDSP-Core2812 J4和J5接口的引脚定义
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9.2 HDSP-MotherBoard-A功能板接口说明
HDSP-MotherBoard-A功能板是根据TMS320F2812的控制特性而设计的，能够实现TMS320F2812所有外设的功能，合理的接口分布和预留的扩展总线为您在控制领域的二次开发提供了便利。HDSP-MotherBoard-A功能板的正面接口布局如图8所示。
图8- HDSP-MotherBoard-A 接口示意图
从图8我们可以看到，HDSP-MotherBoard-A功能板有14个连接器接口、1个跳针接口和1个复位开关，详细说明见表5。
表5 HDSP-MotherBoard-A功能板接口列表
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9.2.1 J1、J2：HDSP-Core2812的引脚插座
J1、J2是HDSP-Core2812的引脚插座，其中J1插座插HDSP-Core2812上J4的引脚，而J2插座插HDSP-Core2812上J5的引脚。注意插座和引脚的匹配关系，切勿插错。
9.2.2 J3：4通道DA输出口
4通道的DA输出口J9采用5芯2.54mm间距的单排插针，其引脚的具体定义如表6所示：
9.2.3 J4：＋5V电源输入接口
＋5V电源输入接口采用Mini型直流电源插座，其示意图如图9所示：
图9-＋5V电源输入接口示意图
9.2.4 J5：A组电机控制驱动接口
A组电机控制驱动接口J5采用2.54mm间距，26芯双排直插针式接口，其引脚具体定义如表7所示：表7 A组电机控制驱动接口引脚定义
说明：表7中括号内的O表示该引脚信号的方向是输出，而括号内的I表示该引脚信号的方向是输入。ADCLO引脚已经和AGND连接。
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9.2.5 J6：B组电机控制驱动接口
B组电机控制驱动接口J6采用2.54mm间距，26芯双排直插针式接口，其引脚具体定义如表8所示：表8 B组电机控制驱动接口引脚定义
说明：表8中括号内的O表示该引脚信号的方向是输出，而括号内的I表示该引脚信号的方向是输入。ADCLO引脚已经和AGND连接。
9.2.6 J7：A组电机编码盘接口
A组电机编码盘接口J7采用2.54mm间距，5芯单排直插针式接口，其引脚定义如表9所示：
表9 A组电机编码盘接口引脚定义
9.2.7 J8：B组电机编码盘接口
B组电机编码盘接口J8采用2.54mm间距，5芯单排直插针式接口，其引脚定义如表10所示：
表10 A组电机编码盘接口引脚定义
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9.2.8 J9：外设扩展总线
外设扩展总线J9采用24芯的2mm×2mm间距双列直插型插座，其管脚排列及定义如表11所示：表11 外设扩展总线的管脚定义
9.2.8 J10：存储器扩展总线
存储器扩展总线J10采用80芯2mm×2mm间距双列直插型插座，其管脚排列及定义如表12所示：表12 存储器扩展总线的管脚定义
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9.2.9 JP1：DAC 低参考电压选择跳线
DAC 低参考电压选择跳线采用2.54mm 间距，3芯单排插针，其引脚定义如图10所示。
VREFL －10V 接口引脚间距为2mm
AGND
图10- DAC 低参考电压选择跳线引脚定义
从图10可知，当JP1的针1和针2短路时，DAC 低参考电压为-10V ；当JP1的针2和针3短路时，DAC 低参考电压为0V 。
9.2.10 JP2：＋5V 、±15V/±12V 电源输入口
＋5V 、±15V/±12V 电源输入口JP2是为DAC 提供电源的，采用硬盘驱动器电源插座，其示意图及引脚定义如下所示：
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图11- DAC电源输入口示意图
表13 ＋5V、±15V/±12V 电源输入口引脚定义
9.2.11 JP3：异步串行通信接口A
异步串行通信接口A采用9芯的DB9接口，其示意图与引脚定义如下所示：
图12- 异步串行通信接口示意图
表14 异步串行通信接口A引脚定义
9.2.12 JP4：异步串行通信接口B
异步串行通信接口B采用9芯的DB9接口，其示意图与图12相同，而引脚定义如表15所示：表15 异步串行通信接口B引脚定义
9.2.13 JP5：CAN总线接口
CAN总线接口JP5采用2芯、2.54mm间距的单排插针，其引脚定义如图13所示：
图13 CAN总线接口示意图
9.2.14 S1：复位开关
HDSP-MotherBoard-A功能板上也提供系统复位按钮S1，方便调试。
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10.AD 校正功能
TMS320F2812内部具有12位的ADC 模块，但在实际的应用过程中，AD 模块的精度往往不尽如人意，采样值和实际值之间的相对误差有时候最大甚至会超过15%，这给实际的应用带来了很大的困扰。根据工程应用经验，一般AD 的采样精度正常都会比理论上的少3位，也就是说2812内部12位的ADC 模块，采样精度在最好的情况下能够达到9位，也就是相对误差不超过1/512，约为0.2%。
HDSP-Super2812具有AD 校正功能，通过硬件电路和软件算法的配合，可有效提高AD 采样的精度。实验证明，其校正后的采样值和实际值之间的相对误差可不超过0.3%，精度平均能够达到0.2%，甚至更高，具体情况和软件算法有关。
10.1 AD 校正原理分析
TMS320F2812的ADC 转换精度较差的主要原因是采样过程中存在增益误差和偏移误差，要提高转换精度就必须对这两种误差进行补偿，AD 转换曲线如图14所示：
图14- AD 转换曲线
从图上可以看到，理想的12位ADC 转换应该是没有增益误差和偏移误差的，因此模拟量输入X 和数字量输出Y 之间的关系应该是：
*Y mi X = （1） 这根理想的转换曲线上有一个点式固定的也是明确的，就是（3.0，4095），因此我们可以得到理想增益：
4095
13653.0
mi
==
（2） 但是，实际上2812内部的AD 转换是存在增益误差和偏移误差的，如图5所示，假设实际增益为ma ，实际偏移量为b ，则模拟量输入与数字量输出Y 之间的关系为：
*Y ma X b + （3）
在这个式子里，很明显，ma 和b 是个未知量。假如我们知道了ma 和b ，那么通过采样结果显示的数据Y ，我们就能够知道实际输入的电压X 。也就是说关键是如何来求出ma 和b 。对于二元一次方程，如果有两条方程组成了二元一次方程组的话，且其中(X1,Y1)和(X2,Y2)已知，ma 和b 就可以求解得到。
1*12*2Y ma X b
Y ma X b =
+
=+
（4）
在实际应用中可以通过两路精准电源，提供给ADC 的任意两个输入通道，例如ADCINA0和ADCINB0，精准
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电源的输入电压是很容易确定的，也就是X1和X2，我们可以通过读取ADCINA0和ADCINB0的转换结果来获得Y1和Y2。这样，根据式4，就可以得到转换过程中的实际增益ma 和实际的偏移量b 了，如式5所示：
2121122121Y Y ma X X Y X Y X b X X ?
= ?
? =
?
（5）此时，只要知道数字量转换结果Y ，就可以得到实际的输入量X 了。
Y b
X ma
?=
（6） 10.2 硬件接法
参考电压1 Input0
参考电压2 Input8
Input1Input2Input3Input4Input5Input6Input7
Input9Input10Input11Input12Input13Input14Input15
Output0Output1Output2Output3Output4Output5Output6Output7
Output8Output9Output10Output11Output12Output13Output14Output15
图15- HDSP-Super2812 AD 电路连接示意图
HDSP-Super2812 AD 电路连接示意图如图15所示。
当跳线J2和J3被短接时，AD 校正功能使能，参考电压1通过J2提供给ADCINA0通道，参考电压2通过J3提供给ADCINB0通道，ADCINA1-ADCINA7和ADCINB1-ADCINB7共14个通道可通过程序自由配置。
当跳线J2和J3未被短接时，AD 校正功能被禁止，ADCINA0-ADCINA7和ADCINB0-ADCINB7共16个通道可通过程序自由配置。参考电压ADCLO 已经接地。
由于HDSP-Super2812每块产品具体情况会有所不同，参考电压1和参考电压2具体的值请通过万用表测量取得。