TMS320F28034芯片引腳圖與功能詳解

一、芯片概述

TMS320F28034是德州儀器（TI）推出的C2000?系列數(shù)字信號(hào)控制器（DSC），專為實(shí)時(shí)控制和數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用設(shè)計(jì)。該芯片基于32位C28x? CPU內(nèi)核，最高主頻可達(dá)60MHz（部分型號(hào)如TMS320F28034PNT可達(dá)100MHz），集成了豐富的模擬和數(shù)字外設(shè)，包括12位ADC、增強(qiáng)型PWM（ePWM）、高分辨率捕捉（eCAP）、正交編碼器脈沖（eQEP）、通信接口（SCI、SPI、I2C、CAN）等。其核心優(yōu)勢(shì)在于高集成度、低功耗和實(shí)時(shí)控制能力，廣泛應(yīng)用于工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、光伏逆變器、數(shù)字電源、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。

二、引腳圖與封裝類型

TMS320F28034提供多種封裝選項(xiàng)，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求：

1. 56引腳RSH VQFN（無引線）：適用于空間受限的緊湊型設(shè)計(jì)，引腳間距小，適合高密度PCB布局。

2. 64引腳PAG TQFP（薄型四方扁平封裝）：標(biāo)準(zhǔn)TQFP封裝，引腳數(shù)量適中，兼顧功能擴(kuò)展與PCB布局便利性。

3. 80引腳PN LQFP（低剖面四方扁平封裝）：引腳數(shù)量最多，適合需要大量外設(shè)接口的復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

引腳功能分類

TMS320F28034的引腳功能可分為以下幾類：

1. 電源與復(fù)位引腳：

• VCC/VDD：主電源輸入，典型工作電壓為3.3V（部分型號(hào)支持1.71V~1.995V）。

• VREGENZ：內(nèi)部穩(wěn)壓器使能引腳，用于控制片上穩(wěn)壓器的開關(guān)。

• XRS：復(fù)位引腳，通過外部電阻上拉至VCC，電容接地實(shí)現(xiàn)低電平復(fù)位。

2. 時(shí)鐘引腳：

• X1/X2：無源晶振輸入/輸出引腳，用于連接外部晶振（如10MHz、12MHz），也可通過XCLKIN引腳輸入外部時(shí)鐘信號(hào)。

• XCLKIN：外部時(shí)鐘輸入引腳，支持直接驅(qū)動(dòng)內(nèi)部PLL以生成系統(tǒng)時(shí)鐘。

3. GPIO引腳：

• 輸入模式下需確保信號(hào)電平不超過3.3V，且電平持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)以避免誤判。

• 輸出模式下需注意驅(qū)動(dòng)能力，避免高負(fù)載導(dǎo)致信號(hào)失真。

• TMS320F28034提供多達(dá)45個(gè)可編程GPIO引腳，支持輸入、輸出、上拉/下拉配置，部分引腳復(fù)用為外設(shè)功能（如PWM、ADC、通信接口等）。

• GPIO配置注意事項(xiàng)：

4. ADC輸入引腳：

• ADCINxx：12位ADC的模擬輸入引腳，支持0V~3.3V電壓范圍，部分引腳可復(fù)用為比較器輸入。

• VREFHI/VREFLO：ADC參考電壓引腳，用于設(shè)置ADC的滿量程范圍。

5. PWM輸出引腳：

• EPWMxA/EPWMxB：增強(qiáng)型PWM輸出引腳，每組PWM包含A、B兩個(gè)通道，支持雙邊沿控制（調(diào)頻）。

• 死區(qū)模塊（DB）：同一組PWMxA和PWMxB輸出可通過寄存器配置死區(qū)時(shí)間，避免上下管直通。

6. 通信接口引腳：

• SCI（UART）：串行通信接口，支持異步收發(fā)，常用于調(diào)試或與外部設(shè)備通信。

• SPI：串行外設(shè)接口，支持高速數(shù)據(jù)傳輸，常用于連接EEPROM、ADC等外設(shè)。

• I2C：兩線式串行總線，支持多主多從通信，適用于連接傳感器或EEPROM。

• CAN：控制器局域網(wǎng)接口，支持高速工業(yè)通信，適用于汽車電子或工業(yè)自動(dòng)化。

7. 故障保護(hù)引腳（TZ）：

• TZ1~TZ6：故障保護(hù)輸入引腳，低電平有效，用于檢測(cè)過流、過壓等異常信號(hào)，并快速關(guān)閉PWM輸出以保護(hù)系統(tǒng)。

8. JTAG調(diào)試引腳：

• TMS/TCK/TDI/TDO：JTAG調(diào)試接口引腳，用于程序燒寫、在線仿真和調(diào)試。

三、引腳圖詳解（以64引腳TQFP封裝為例）

以下是TMS320F28034PAGT（64引腳TQFP封裝）的完整引腳圖功能說明，涵蓋引腳編號(hào)1至56的關(guān)鍵信息：

補(bǔ)充說明

1. GPIO復(fù)用功能

• 多數(shù)GPIO引腳支持PWM（EPWMx）、比較器輸出（COMPxOUT）、SPI、SCI、CAN、ECAP、EQEP等外設(shè)功能。例如，GPIO0可配置為EPWM1A，GPIO1可配置為EPWM1B或COMP1OUT。

• 引腳23的GPIO3與引腳4的GPIO3功能獨(dú)立，前者復(fù)用為SPICANRXA，后者復(fù)用為EPWM2B/SPISOMIA/COMP2OUT。

2. ADC輸入通道

• ADCINB1至ADCINB7為模擬輸入通道，支持0V至3.3V的電壓輸入。部分通道（如ADCINB1、ADCINB2、ADCINB4）可復(fù)用為比較器輸入（COMPxB）或模擬輸入輸出（AIOx）。

• 注意ADCINB6與ADCINB4共享COMP3B/AIO14復(fù)用功能，需避免功能沖突。

3. 特殊功能引腳

• TEST（引腳27）：用于芯片測(cè)試，通常不連接至用戶電路。

• VREGENZ（引腳53）：內(nèi)部穩(wěn)壓器使能引腳，需接高電平（3.3V）以啟用內(nèi)部穩(wěn)壓器。

• VSS（引腳25）：接地引腳，需連接至系統(tǒng)地。

4. 應(yīng)用建議

• 根據(jù)系統(tǒng)需求選擇引腳功能，避免同一引腳同時(shí)啟用多個(gè)復(fù)用功能。

• 對(duì)于高速信號(hào)（如PWM、CAN），需注意信號(hào)完整性和阻抗匹配。

• ADC輸入通道需遠(yuǎn)離噪聲源，并合理配置抗混疊濾波器。

示例配置

• 電機(jī)控制：使用GPIO0-GPIO11配置為PWM輸出（EPWM1A-EPWM6B），驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)。

• 模擬信號(hào)采集：使用ADCINB1-ADCINB7采集電壓、電流等模擬信號(hào)。

• 通信接口：使用GPIO29（SCITXDA）和GPIO28（SCIRXDASDATZ）配置為SCI接口，實(shí)現(xiàn)串行通信。

通過合理配置這些引腳，TMS320F28034PAGT可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、數(shù)字電源等領(lǐng)域。

關(guān)鍵引腳說明

1. GPIO0~GPIO5：

• 默認(rèn)功能為PWM輸出（EPWM1A~EPWM3B），可通過寄存器配置為GPIO或其他外設(shè)功能。

2. ADCINB1~ADCINB7：

• 支持12位ADC采樣，輸入電壓范圍0V~3.3V，需注意避免超過參考電壓VREFHI。

3. VREGENZ：

• 上電時(shí)需通過外部電路控制（如通過電阻上拉至VCC），以啟用片上穩(wěn)壓器。

4. TZ1~TZ3：

• 故障保護(hù)輸入引腳，低電平有效，需通過外部電路（如比較器）檢測(cè)異常信號(hào)。

四、引腳配置與應(yīng)用示例

1. GPIO配置示例

以下是一個(gè)基于TMS320F28034的GPIO配置示例，用于控制LED指示燈：

#include "F2803x_Device.h"  
#include "F2803x_Examples.h"  

void main(void) {
InitSysCtrl();  // 系統(tǒng)初始化  
DINT;           // 關(guān)閉全局中斷  
InitPieCtrl();  // 初始化PIE控制器  
IER = 0x0000;   // 關(guān)閉所有CPU中斷  
IFR = 0x0000;   // 清除所有CPU中斷標(biāo)志  

// 配置GPIO34為輸出模式  
EALLOW;
GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO34 = 0;  // 設(shè)置為GPIO功能  
GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO34 = 1;   // 設(shè)置為輸出  
EDIS;

while(1) {
GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO34 = 1;  // LED亮  
DELAY_US(1000000);                   // 延時(shí)1秒  
GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO34 = 1; // LED滅  
DELAY_US(1000000);                   // 延時(shí)1秒  
}
}

2. PWM輸出配置示例

以下是一個(gè)基于TMS320F28034的PWM輸出配置示例，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)：

#include "F2803x_Device.h"  
#include "F2803x_Examples.h"  

void main(void) {
InitSysCtrl();
DINT;
InitPieCtrl();
IER = 0x0000;
IFR = 0x0000;

// 配置EPWM1A為PWM輸出  
EALLOW;
GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0 = 1;  // 設(shè)置為EPWM1A功能  
EDIS;

// 初始化EPWM1模塊  
EPwm1Regs.TBPRD = 1000;              // 設(shè)置周期寄存器  
EPwm1Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = 2;      // 增減計(jì)數(shù)模式  
EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = 500;       // 設(shè)置比較值  
EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAU = 1;         // 計(jì)數(shù)器等于CMPA時(shí)置高  
EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAD = 2;         // 計(jì)數(shù)器等于周期時(shí)置低  

while(1) {
// 主循環(huán)  
}
}

3. ADC采樣配置示例

以下是一個(gè)基于TMS320F28034的ADC采樣配置示例，用于讀取模擬電壓：

#include "F2803x_Device.h"  
#include "F2803x_Examples.h"  

void main(void) {
InitSysCtrl();
DINT;
InitPieCtrl();
IER = 0x0000;
IFR = 0x0000;

// 配置ADCINB1為ADC輸入  
EALLOW;
AdcRegs.ADCCTL1.bit.ADCBGPWD = 1;     // 啟用ADC基準(zhǔn)電源  
AdcRegs.ADCCTL1.bit.ADCPWDN = 1;      // 啟用ADC  
DELAY_US(1000);                       // 延時(shí)等待ADC穩(wěn)定  
EDIS;

while(1) {
AdcRegs.ADCSOC0CTL.bit.CHSEL = 1;  // 選擇ADCINB1通道  
AdcRegs.ADCSOC0CTL.bit.TRIGSEL = 5; // 軟件觸發(fā)  
AdcRegs.ADCSOC0CTL.bit.ACQPS = 6;   // 設(shè)置采樣窗口  
AdcRegs.ADCINTSOCSEL1.bit.SOC0 = 1; // 啟用SOC0中斷  

// 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換  
AdcRegs.ADCSOCFRC1.bit.SOC0 = 1;

// 等待轉(zhuǎn)換完成  
while(AdcRegs.ADCINTFLG.bit.ADCINT1 == 0);
AdcRegs.ADCINTFLGCLR.bit.ADCINT1 = 1;

// 讀取結(jié)果  
Uint16 result = AdcRegs.ADCRESULT0;
}
}

五、引腳設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. 電源與接地：

• 確保VCC/VDD引腳去耦電容（如0.1μF陶瓷電容）靠近引腳放置，以減少電源噪聲。

• 避免將數(shù)字地（DGND）與模擬地（AGND）混接，建議通過磁珠或電感隔離。

2. 信號(hào)完整性：

• 高速信號(hào)（如PWM、CAN）需注意阻抗匹配，避免反射和串?dāng)_。

• 敏感信號(hào)（如ADC輸入）需遠(yuǎn)離噪聲源（如開關(guān)電源），并增加屏蔽措施。

3. 復(fù)用功能沖突：

• 同一引腳可能復(fù)用為多種功能（如GPIO、PWM、ADC），需通過寄存器配置避免沖突。

• 例如，ADCINB1與COMP1B復(fù)用，需確保在某一時(shí)刻僅啟用一種功能。

4. 上電時(shí)序：

• VREGENZ引腳需在上電時(shí)正確配置，以避免內(nèi)部穩(wěn)壓器未啟用導(dǎo)致芯片工作異常。

• 外部時(shí)鐘信號(hào)需在上電后穩(wěn)定一段時(shí)間，再通過PLL倍頻生成系統(tǒng)時(shí)鐘。

5. 故障保護(hù)：

• TZ引腳需通過外部電路（如比較器）檢測(cè)異常信號(hào)，并快速關(guān)閉PWM輸出。

• 建議在硬件設(shè)計(jì)中增加冗余保護(hù)機(jī)制（如熔斷器、TVS二極管）。

六、總結(jié)

TMS320F28034是一款功能強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)控制器，其引腳設(shè)計(jì)兼顧了高集成度與靈活性。通過合理配置GPIO、PWM、ADC等外設(shè)引腳，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、數(shù)字電源、電動(dòng)汽車等多種應(yīng)用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需重點(diǎn)關(guān)注電源穩(wěn)定性、信號(hào)完整性、復(fù)用功能沖突等問題，以確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。未來，隨著C2000?系列芯片的持續(xù)升級(jí)，TMS320F28034將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。