TMS320F28035 微控制器概述

TMS320F28035是德州儀器（TI）公司推出的一款基于C2000系列的高性能32位微控制器。它采用了專為實時控制和信號處理應(yīng)用而設(shè)計的架構(gòu)。TMS320F28035具有強大的運算能力和豐富的外設(shè)接口，廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)自動化、消費電子等領(lǐng)域。它提供高效的數(shù)字信號處理（DSP）功能，支持復(fù)雜算法的實時計算。TMS320F28035采用先進的高性能處理器、低功耗設(shè)計，并集成了多個硬件加速模塊，是嵌入式系統(tǒng)中的理想選擇。

TMS320F28035基于TI的C28x內(nèi)核，這使得其在高速計算和高精度控制方面具有顯著優(yōu)勢。該微控制器的工作頻率可以達到60 MHz，具備足夠的處理能力來滿足對實時性要求較高的應(yīng)用需求。同時，它支持多種通信協(xié)議，包括I2C、SPI、CAN等，方便與其他設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互。

主要特點和規(guī)格

TMS320F28035微控制器集成了多個硬件模塊，以下是其主要特點和規(guī)格：

• 處理器核心：基于C28x內(nèi)核，支持32位指令集，具有強大的計算能力。

• 工作頻率：最大工作頻率為60 MHz，能夠處理高頻率的信號和算法。

• 內(nèi)存：

• 128KB的閃存用于存儲程序代碼。

• 12KB的片上SRAM（靜態(tài)隨機存取內(nèi)存），用于存儲數(shù)據(jù)和堆棧信息。

• 外設(shè)接口：

• ADC：具有12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，支持多通道輸入，適用于精確的模擬信號采集。

• PWM：集成多個PWM輸出，可以實現(xiàn)精確的控制，廣泛應(yīng)用于電機控制和電力電子領(lǐng)域。

• CAN總線接口：支持高效的CAN通信，適用于分布式控制系統(tǒng)和汽車網(wǎng)絡(luò)。

• UART/I2C/SPI接口：提供豐富的串行通信接口，方便與外部設(shè)備通信。

• 低功耗設(shè)計：具備多種低功耗模式，可以大大減少系統(tǒng)在待機狀態(tài)下的能耗。

• 高速計數(shù)器/定時器：支持高速定時器，適用于精確控制和時序管理。

架構(gòu)和處理能力

TMS320F28035采用的C28x內(nèi)核是TI專為實時控制和信號處理應(yīng)用優(yōu)化的高效內(nèi)核。C28x內(nèi)核使用的是Harvard架構(gòu)，具有分離的指令和數(shù)據(jù)總線，能夠同時進行指令和數(shù)據(jù)的訪問，提高了整體的執(zhí)行效率。

C28x內(nèi)核支持多達16個硬件乘法器和加法器，能夠在每個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行多個乘法和加法運算，顯著提升了數(shù)值計算能力。這使得TMS320F28035非常適合執(zhí)行數(shù)字信號處理（DSP）算法、復(fù)雜的濾波運算、控制算法等。

此外，C28x內(nèi)核支持雙指令流水線，進一步提高了指令執(zhí)行速度。這對于要求高實時性的嵌入式控制系統(tǒng)至關(guān)重要，特別是在需要處理復(fù)雜控制任務(wù)的應(yīng)用場景中。

內(nèi)存和存儲結(jié)構(gòu)

TMS320F28035配備了足夠的內(nèi)存資源，以確保其在高性能控制任務(wù)中的高效運行。它的內(nèi)存體系結(jié)構(gòu)包括：

• 閃存：該微控制器配備了128KB的閃存，用于存儲應(yīng)用程序代碼。閃存具有較快的讀取速度和高耐用性，適合長時間存儲應(yīng)用程序。

• SRAM：內(nèi)置12KB的靜態(tài)隨機存取內(nèi)存，用于存儲程序運行時的臨時數(shù)據(jù)。這種內(nèi)存具有較低的延遲，適用于實時數(shù)據(jù)處理。

• 配置寄存器：TMS320F28035還具有多個配置寄存器，用于控制系統(tǒng)的各個部分，如時鐘配置、電源管理等。

外設(shè)和接口

TMS320F28035微控制器提供了多種外設(shè)接口，滿足現(xiàn)代嵌入式控制系統(tǒng)的需求。主要接口包括：

1. ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）：

• 具有12位分辨率，可以進行多通道采樣，支持高速采樣模式。

• 適用于精確的模擬信號采集，如傳感器信號轉(zhuǎn)換。

2. PWM（脈寬調(diào)制）：

• 多個PWM輸出可以用于精確的電機控制、燈光調(diào)節(jié)等應(yīng)用。

• 支持多種波形生成方式，能夠調(diào)節(jié)輸出頻率和占空比。

3. CAN總線：

• TMS320F28035支持CAN 2.0B協(xié)議，適用于汽車、工業(yè)自動化等領(lǐng)域的通信需求。

• 支持多節(jié)點通信，可以實現(xiàn)靈活的分布式控制。

4. 串口通信（UART/I2C/SPI）：

• 提供多個串行通信接口，支持UART、I2C和SPI協(xié)議，能夠與其他設(shè)備進行高速數(shù)據(jù)交換。

• SPI接口特別適合與外部存儲設(shè)備、傳感器等進行數(shù)據(jù)交互。

5. 定時器和計數(shù)器：

• 多個高速定時器，支持各種定時操作，如PWM生成、事件計時等。

• 定時器具有高分辨率和高精度，適合精確的時間控制任務(wù)。

應(yīng)用領(lǐng)域

TMS320F28035廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

1. 工業(yè)自動化：

• 由于其強大的實時控制能力和豐富的外設(shè)接口，TMS320F28035在工業(yè)自動化中扮演著重要角色。它可以控制電機、傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備，實現(xiàn)高效的自動化生產(chǎn)。

2. 電動機控制：

• TMS320F28035的PWM輸出和高速定時器使其成為電動機控制的理想選擇。無論是直流電機、步進電機還是無刷直流電機（BLDC），該微控制器都可以提供精確的控制。

3. 汽車電子：

• TMS320F28035的CAN總線接口和高精度控制能力，使其在汽車電子系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。它可用于電池管理系統(tǒng)、車載電動機控制、自動駕駛輔助系統(tǒng)等領(lǐng)域。

4. 消費電子：

• 在一些低功耗、高效率的消費電子產(chǎn)品中，TMS320F28035的低功耗模式和高速信號處理能力，使其成為一種理想的選擇。例如，在智能家居設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，該微控制器能提供高效的運算和通信功能。

5. 信號處理和通信：

• 由于其強大的數(shù)字信號處理能力，TMS320F28035在信號處理和通信領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。它可以進行濾波、頻率分析、調(diào)制解調(diào)等信號處理任務(wù)。

開發(fā)工具和支持

為了充分發(fā)揮TMS320F28035的性能，TI公司為其提供了豐富的開發(fā)工具和軟件支持。主要開發(fā)工具包括：

• Code Composer Studio：

• TI提供的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），支持C28x系列微控制器的開發(fā)。它包括編譯器、調(diào)試工具和圖形化界面，幫助開發(fā)者快速實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。

• 實時調(diào)試器和仿真工具：

• TI提供多種調(diào)試工具，如XDS系列調(diào)試器，用于調(diào)試和優(yōu)化程序性能。這些工具能夠幫助開發(fā)者快速定位問題，優(yōu)化代碼。

• TI-RTOS：

• TI為TMS320F28035提供了實時操作系統(tǒng)支持，使得開發(fā)者能夠更輕松地管理多任務(wù)和實時應(yīng)用。TI-RTOS提供了豐富的API，簡化了系統(tǒng)開發(fā)過程。

電源管理與復(fù)位控制

TMS320F28035的電源管理功能為系統(tǒng)提供了靈活的供電選項和高可靠性的復(fù)位控制機制。芯片的工作電壓為3.3V，核心邏輯部分內(nèi)部采用1.9V電壓，并通過片內(nèi)LDO（低壓差穩(wěn)壓器）進行供電。LDO不僅提供穩(wěn)定的核心電壓，還支持軟啟動特性，有效減少上電瞬間的電流沖擊。

為了保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行，TMS320F28035集成了以下電源相關(guān)特性：

• BOR（Brown-Out Reset）功能：當(dāng)電源電壓低于設(shè)定閾值時，系統(tǒng)自動復(fù)位，以防止在電壓不足時執(zhí)行錯誤指令。

• POR（Power-On Reset）功能：確保設(shè)備在加電后進入穩(wěn)定狀態(tài)之前不會開始執(zhí)行程序。

• 看門狗定時器：確保系統(tǒng)在發(fā)生異常時能及時復(fù)位，防止死循環(huán)等故障發(fā)生。

• 低功耗待機模式：在不需要高性能時，可進入待機或空閑狀態(tài)，降低系統(tǒng)能耗，特別適用于便攜式設(shè)備和功耗敏感應(yīng)用。

時鐘系統(tǒng)與PLL配置

TMS320F28035的時鐘系統(tǒng)高度靈活，支持多種時鐘源和倍頻機制。片內(nèi)包含一個內(nèi)部振蕩器（INTOSC）和一個外部晶振接口，允許使用10 MHz至30 MHz的晶振進行外部時鐘輸入。

• PLL（鎖相環(huán)）模塊：通過配置PLL，系統(tǒng)主頻可以從外部晶振倍頻至60 MHz或更高（某些工作模式下可達80 MHz）。這讓芯片能兼顧高速計算和低速節(jié)能的不同需求。

• 時鐘分頻器：可對主時鐘進行分頻，分別為CPU、外設(shè)、PWM模塊等子系統(tǒng)提供所需頻率。

• 系統(tǒng)時鐘監(jiān)控機制：當(dāng)時鐘異常或失步時，系統(tǒng)可進入安全模式或復(fù)位狀態(tài)。

這種時鐘架構(gòu)不僅提供了高速性能，還允許根據(jù)應(yīng)用場景動態(tài)調(diào)整時鐘頻率，實現(xiàn)功耗優(yōu)化。

安全特性與故障管理

在工業(yè)與汽車等高安全等級的應(yīng)用領(lǐng)域，TMS320F28035通過一系列硬件安全特性保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

• 代碼保護機制：程序閃存可配置為只讀或禁止外部讀取，防止程序被反編譯或復(fù)制。

• 引導(dǎo)保護（Boot ROM）鎖定：防止非法代碼從Boot區(qū)域啟動，提高系統(tǒng)啟動過程的安全性。

• 外設(shè)鎖定功能：特定外設(shè)如Flash控制器和時鐘系統(tǒng)可被鎖定配置，以避免運行期間被非法修改。

• Trap和非法操作檢測機制：系統(tǒng)自動檢測非法訪問、中斷異常、堆棧溢出等運行時錯誤，并能進入安全處理流程。

此外，TMS320F28035還支持**ECC（錯誤檢測與糾正）**機制，用于SRAM中數(shù)據(jù)的實時錯誤校正，極大提升了系統(tǒng)在電磁干擾（EMI）環(huán)境下的魯棒性。

封裝形式與引腳配置

TMS320F28035提供多種封裝類型，方便用戶根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的型號。這些封裝形式主要包括：

• LQFP-48封裝（低引腳數(shù)、適用于小型控制系統(tǒng)）

• QFN封裝（更小尺寸、更高集成度）

• HTSSOP封裝（適用于高溫工作環(huán)境）

無論是哪種封裝，TMS320F28035都提供靈活的引腳復(fù)用功能（GPIO MUX），幾乎每個I/O引腳都可以配置為不同的外設(shè)信號輸出。這種設(shè)計使得在硬件設(shè)計中可以根據(jù)引腳數(shù)量最優(yōu)化排布功能，大幅減少PCB面積和設(shè)計復(fù)雜度。

與其他C2000系列芯片對比

TMS320F28035是C2000 Piccolo系列的中低端產(chǎn)品，針對的是中等復(fù)雜度的控制應(yīng)用。與其他C2000系列如F28335、F28377D等相比，其主要區(qū)別如下：

模擬子系統(tǒng)與片上比較器

除了ADC之外，TMS320F28035還集成了模擬比較器（Comparator）模塊，可以直接對模擬信號進行電平判斷，從而實現(xiàn)硬件級的過壓、欠壓檢測等功能，無需CPU參與，提高響應(yīng)速度。

• 內(nèi)置比較器特性：

• 可配置參考電壓

• 可通過軟件調(diào)整滯回值

• 輸出可連接至PWM模塊，實現(xiàn)快速保護機制（如電流過載關(guān)斷）

這種模擬子系統(tǒng)擴展了MCU在功率控制、模擬采集領(lǐng)域的應(yīng)用能力，也使其在無附加模擬電路的情況下完成更多復(fù)雜的功能。

控制算法支持與專用控制外設(shè)

TMS320F28035 作為專為數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計的微控制器，在硬件結(jié)構(gòu)和內(nèi)核架構(gòu)上都充分考慮了實時控制算法的高效執(zhí)行要求。除了高性能的 C28x 內(nèi)核外，芯片在外圍模塊配置上也對高級控制算法提供了強有力的支持，尤其適用于電機控制、數(shù)字電源控制、精密電壓/電流環(huán)等應(yīng)用場景。

具體而言，該芯片支持以下控制算法的實現(xiàn)：

• SVPWM（空間矢量脈寬調(diào)制）：TMS320F28035 的高分辨率PWM（HRPWM）和定時器模塊為空間矢量調(diào)制提供精確脈寬控制，是實現(xiàn)無感 BLDC 或 PMSM 電機精細控制的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。

• FOC（磁場定向控制）：通過芯片內(nèi)高速乘法器、MAC 指令（乘加運算）、高采樣速率 ADC 以及靈活的中斷調(diào)度機制，可以高效實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子磁場的實時跟蹤與矢量分解，尤其適用于高性能伺服系統(tǒng)。

• PID 控制器實現(xiàn)：在軟件層面提供了基于 TMS320 數(shù)學(xué)庫（TI IQmathLib）的整數(shù)運算版本和浮點模擬函數(shù)，加快了控制回路收斂速度。

• PFC（功率因數(shù)校正）算法：該芯片的PWM相位同步機制、快速ADC采樣及零交叉檢測機制，使得升壓型PFC電路控制算法可實現(xiàn)較高精度的輸入電壓電流同步。

值得注意的是，TI 提供的 Digital Motor Control（DMC）Library 和 PowerSUITE 軟件框架可直接移植至 TMS320F28035，有效降低控制系統(tǒng)開發(fā)難度，提高部署效率。

軟件開發(fā)平臺與中間件支持

為了讓開發(fā)者更高效地部署控制系統(tǒng)，TI 針對 TMS320F28035 提供了完整的軟件棧和中間件支持，包括但不限于 Code Composer Studio（CCS）開發(fā)環(huán)境、ControlSuite、C2000Ware 資源庫、以及各類驅(qū)動和中間件庫。

以下是主要的軟件支持框架：

• CCS（Code Composer Studio）：官方IDE，支持高級調(diào)試、JTAG仿真器連接、硬件中斷監(jiān)視、變量在線觀察等功能。集成了TI編譯器、優(yōu)化器及性能分析工具，適用于全流程開發(fā)。

• C2000Ware：取代舊版 controlSUITE 的新一代平臺軟件資源庫，包含數(shù)百個參考項目、驅(qū)動庫（如ADC、ePWM、SCI、I2C等）、外設(shè)初始化模板、中間件組件（如Flash API、Math庫）。

• IQmath Library：用于加速定點運算的數(shù)學(xué)函數(shù)庫，使16/32位定點數(shù)學(xué)計算具備類浮點精度，同時保留硬件執(zhí)行效率。

• FreeRTOS 和 TI-RTOS 支持：雖然TMS320F28035資源有限，但仍可在中小型實時任務(wù)場景中運行輕量級 RTOS，用于事件調(diào)度與任務(wù)管理。

• Flash API Library：專為在運行時對片上 Flash 進行安全擦寫而設(shè)計，提供數(shù)據(jù)保護機制，并支持多扇區(qū)控制。

這一整套軟件工具和中間件體系極大地提升了產(chǎn)品開發(fā)速度，減少了底層調(diào)試和驗證的負擔(dān)。

Flash寫入保護機制與安全存儲

TMS320F28035 內(nèi)部配備128KB Flash ROM，具備高達10萬次的擦寫耐久和20年以上的數(shù)據(jù)保持能力。為保障程序數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性，芯片還支持多種 Flash 寫入保護機制：

• 代碼段鎖定機制：通過設(shè)置 Flash 密鑰（Flash Password）保護引導(dǎo)扇區(qū)與用戶代碼區(qū)，防止非授權(quán)程序讀取或重寫關(guān)鍵代碼。

• 執(zhí)行-寫入互斥機制：避免在執(zhí)行代碼的同時對 Flash 進行寫操作，確保代碼不被意外修改或破壞。

• 運行時寫入保護：可通過軟件方式設(shè)置某些扇區(qū)為只讀狀態(tài)，保護關(guān)鍵常量或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不被運行時意外修改。

• Flash ECC（錯誤檢測與糾正）校驗功能：在部分配置下支持對 Flash 存儲內(nèi)容的單比特錯誤檢測與自動更正功能，有效增強抗干擾能力。

此外，TMS320F28035還支持從Flash啟動或RAM啟動模式，并提供專門的Flash API函數(shù)庫供用戶在運行中進行擦除和寫入操作，非常適合用于在線升級和數(shù)據(jù)日志應(yīng)用。

調(diào)試與編程接口支持

TMS320F28035 提供多種調(diào)試和編程方式，適用于原型驗證、量產(chǎn)燒錄以及現(xiàn)場升級等不同階段的應(yīng)用需求。

• JTAG調(diào)試接口：標準的5線或4線JTAG接口兼容TI仿真器（如XDS100、XDS200、XDS510等），支持單步調(diào)試、斷點設(shè)置、在線變量修改等功能。

• SCI Boot加載：支持通過串口（SCI）進行固件引導(dǎo)和燒錄，適合無JTAG環(huán)境的在位升級（In-system programming）。

• USB–JTAG橋接器支持：可通過TI開發(fā)板或第三方USB橋接器使用USB接口實現(xiàn)高速編程與調(diào)試。

• GPIO引導(dǎo)模式：通過配置特定GPIO引腳的電平組合可控制芯片進入不同的Boot模式，如RAM模式、Flash模式或SCI模式。

• 量產(chǎn)燒錄工具支持：TI 提供如UniFlash等批量燒錄工具，方便將固件燒錄至批量芯片，支持批處理與校驗機制。

這些接口的支持使得TMS320F28035能夠廣泛適用于開發(fā)、測試、生產(chǎn)線燒錄、售后升級等多種實際應(yīng)用流程中，極大提升了整體開發(fā)效率。

Boot啟動模式與配置機制

TMS320F28035 的啟動機制靈活多樣，可以適應(yīng)各種嵌入式場景的不同需求。其 Boot ROM 內(nèi)部固化了一套引導(dǎo)程序，可以根據(jù)配置引腳狀態(tài)決定系統(tǒng)的啟動方式。

主要的啟動方式包括：

• Flash Boot（默認）：芯片從片內(nèi) Flash 的用戶代碼區(qū)讀取程序并運行，適用于正常應(yīng)用啟動。

• SCI Boot：通過串口加載外部程序到 RAM 中運行，適合用于在線升級或調(diào)試階段的程序替換。

• SPI Boot：支持從SPI外設(shè)讀取固件數(shù)據(jù)，適用于外接存儲設(shè)備如EEPROM的系統(tǒng)。

• RAM Boot：用于將代碼寫入片內(nèi)RAM后直接從RAM啟動，適合用于代碼驗證與臨時執(zhí)行。

• I2C Boot（特定版本）：部分版本支持通過I2C總線加載程序，適合與嵌入式主機聯(lián)動使用。

啟動模式的配置主要依賴于 BOOTMODE 引腳（GPIO37、GPIO34）狀態(tài)在加電時的電平組合，系統(tǒng)啟動后即可判斷進入哪種引導(dǎo)路徑。開發(fā)者可根據(jù)需要靈活設(shè)定跳線或撥碼開關(guān)實現(xiàn)啟動控制，也可以通過軟件調(diào)用 BOOTROM API 完成模式切換。