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?系列數字信號控制器（DSC），專為實時控制和數字信號處理應用設計。該芯片基于32位C28x? CPU內核，最高主頻可達60MHz（部分型號如TMS320F28034PNT可達100MHz），集成了豐富的模擬和數字外設，包括12位ADC、增強型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。其核心優勢在于高集成度、低功耗和實時控制能力，廣泛應用于工業電機驅動、光伏逆變器、數字電源、電動汽車等領域。

二、引腳圖與封裝類型

TMS320F28034提供多種封裝選項，以滿足不同應用場景的需求：

1. 56引腳RSH VQFN（無引線）：適用于空間受限的緊湊型設計，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）：標準TQFP封裝，引腳數量適中，兼顧功能擴展與PCB布局便利性。

3. 80引腳PN LQFP（低剖面四方扁平封裝）：引腳數量最多，適合需要大量外設接口的復雜系統設計。

引腳功能分類

TMS320F28034的引腳功能可分為以下幾類：

1. 電源與復位引腳：

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

• VREGENZ：內部穩壓器使能引腳，用于控制片上穩壓器的開關。

• XRS：復位引腳，通過外部電阻上拉至VCC，電容接地實現低電平復位。

2. 時鐘引腳：

• 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引腳輸入外部時鐘信號。

• XCLKIN：外部時鐘輸入引腳，支持直接驅動內部PLL以生成系統時鐘。

3. GPIO引腳：

• 輸入模式下需確保信號電平不超過3.3V，且電平持續時間足夠長以避免誤判。

• 輸出模式下需注意驅動能力，避免高負載導致信號失真。

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

• GPIO配置注意事項：

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，部分引腳可復用為比較器輸入。

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

5. PWM輸出引腳：

• EPWMxA/EPWMxB：增強型PWM輸出引腳，每組PWM包含A、B兩個通道，支持雙邊沿控制（調頻）。

• 死區模塊（DB）：同一組PWMxA和PWMxB輸出可通過寄存器配置死區時間，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，常用于調試或與外部設備通信。

• SPI：串行外設接口，支持高速數據傳輸，常用于連接EEPROM、ADC等外設。

• 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：控制器局域網接口，支持高速工業通信，適用于汽車電子或工業自動化。

7. 故障保護引腳（TZ）：

• TZ1~TZ6：故障保護輸入引腳，低電平有效，用于檢測過流、過壓等異常信號，并快速關閉PWM輸出以保護系統。

8. JTAG調試引腳：

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

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1至56的關鍵信息：

補充說明

1. GPIO復用功能

• 多數GPIO引腳支持PWM（EPWMx）、比較器輸出（COMPxOUT）、SPI、SCI、CAN、ECAP、EQEP等外設功能。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功能獨立，前者復用為SPICANRXA，后者復用為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）：用于芯片測試，通常不連接至用戶電路。

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

• VSS（引腳25）：接地引腳，需連接至系統地。

4. 應用建議

• 根據系統需求選擇引腳功能，避免同一引腳同時啟用多個復用功能。

• 對于高速信號（如PWM、CAN），需注意信號完整性和阻抗匹配。

• ADC輸入通道需遠離噪聲源，并合理配置抗混疊濾波器。

示例配置

• 電機控制：使用GPIO0-GPIO11配置為PWM輸出（EPWM1A-EPWM6B），驅動三相電機。

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

• 通信接口：使用GPIO29（SCITXDA）和GPIO28（SCIRXDASDATZ）配置為SCI接口，實現串行通信。

通過合理配置這些引腳，TMS320F28034PAGT可廣泛應用于工業控制、電機驅動、數字電源等領域。

關鍵引腳說明

1. GPIO0~GPIO5：

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

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：

• 上電時需通過外部電路控制（如通過電阻上拉至VCC），以啟用片上穩壓器。

4. TZ1~TZ3：

• 故障保護輸入引腳，低電平有效，需通過外部電路（如比較器）檢測異常信號。

四、引腳配置與應用示例

1. GPIO配置示例

以下是一個基于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();  // 系統初始化  
DINT;           // 關閉全局中斷  
InitPieCtrl();  // 初始化PIE控制器  
IER = 0x0000;   // 關閉所有CPU中斷  
IFR = 0x0000;   // 清除所有CPU中斷標志  

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

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

2. PWM輸出配置示例

以下是一個基于TMS320F28034的PWM輸出配置示例，用于驅動電機：

#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;  // 設置為EPWM1A功能  
EDIS;

// 初始化EPWM1模塊  
EPwm1Regs.TBPRD = 1000;              // 設置周期寄存器  
EPwm1Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = 2;      // 增減計數模式  
EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = 500;       // 設置比較值  
EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAU = 1;         // 計數器等于CMPA時置高  
EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAD = 2;         // 計數器等于周期時置低  

while(1) {
// 主循環  
}
}

3. ADC采樣配置示例

以下是一個基于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基準電源  
AdcRegs.ADCCTL1.bit.ADCPWDN = 1;      // 啟用ADC  
DELAY_US(1000);                       // 延時等待ADC穩定  
EDIS;

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

// 啟動轉換  
AdcRegs.ADCSOCFRC1.bit.SOC0 = 1;

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

// 讀取結果  
Uint16 result = AdcRegs.ADCRESULT0;
}
}

五、引腳設計注意事項

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。

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

2. 信號完整性：

• 高速信號（如PWM、CAN）需注意阻抗匹配，避免反射和串擾。

• 敏感信號（如ADC輸入）需遠離噪聲源（如開關電源），并增加屏蔽措施。

3. 復用功能沖突：

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

• 例如，ADCINB1與COMP1B復用，需確保在某一時刻僅啟用一種功能。

4. 上電時序：

• VREGENZ引腳需在上電時正確配置，以避免內部穩壓器未啟用導致芯片工作異常。

• 外部時鐘信號需在上電后穩定一段時間，再通過PLL倍頻生成系統時鐘。

5. 故障保護：

• TZ引腳需通過外部電路（如比較器）檢測異常信號，并快速關閉PWM輸出。

• 建議在硬件設計中增加冗余保護機制（如熔斷器、TVS二極管）。

六、總結

TMS320F28034是一款功能強大的數字信號控制器，其引腳設計兼顧了高集成度與靈活性。通過合理配置GPIO、PWM、ADC等外設引腳，可實現工業電機驅動、數字電源、電動汽車等多種應用。在實際設計中，需重點關注電源穩定性、信號完整性、復用功能沖突等問題，以確保系統可靠運行。未來，隨著C2000?系列芯片的持續升級，TMS320F28034將在更多領域發揮重要作用。