Curso DSPscismecatronica.itcelaya.edu.mx/Cisme2018/Documentos/CursoDSPs.pdf · DSP/BIOS Mostrar los beneficios de la implementación de un sistema por medio de la programación concurrente

ONIKSistemasdeElectrónicaIntegralS.A.deC.V.

CursoDSPs(teórico-práctico)

FamiliaC2000deTexasInstruments*

(Ver.1.0-2018-05-17©ONIK)

*”TexasInstruments”esmarcaregistradadeTexasInstrumentsIncorporated

[email protected]

www.onik.com.mx

EntrenamientoProfesional

TarjetadeAprendizaje

CursoDSPs-ProcesadorTMS320F28335

ONIKSistemasdeElectrónicaIntegralS.A.deC.V. www.onik.com.mx2

Índice

1 IntroducciónalosProcesadoresDigitalesdeSeñales.................................................................3

2 ObjetivosdelCurso......................................................................................................................3

3 ¿Quépodráshaceralfinaldelcurso?..........................................................................................3

4 Personasaquienvadirigido........................................................................................................4

5 ConocimientosPrevios.................................................................................................................4

6 Equipoysoftwarerequerido........................................................................................................4

7 Duracióndelcurso.......................................................................................................................4

8 TEMARIO......................................................................................................................................5

9 Herramientaautilizar..................................................................................................................6

10 Acercadelosinstructores(instructorcertificadoporTexasIns.)..............................................6

11 Inscripción..................................................................................................................................7

12 InformaciónsobrelaTarjetadeAprendizaje.............................................................................7

12.1 Introducción........................................................................................................................7

12.2 Especificacionesdelatarjeta..............................................................................................7

12.3 Diagramaabloques............................................................................................................8

12.4 EjemplosdeproyectosyprácticasdesarrolladosconlaTAdsp28335................................9



1 IntroducciónalosProcesadoresDigitalesdeSeñalesUn Procesador Digital de Señales (DSP, por sus siglas en inglés), es un tipo demicroprocesadorquepermiterealizaroperacionesmatemáticasaaltavelocidad,poreste motivo está especializado en el procesamiento de señales eléctricas.Generalmente sus aplicaciones más comunes son en el procesamiento de audio yvideo,control,ocualquierotraaplicaciónquerequieraunprocesadoentiemporeal.

Así, los DSPs permiten realizar sistemas electrónicos robustos, con un tiempo derespuesta eficiente, y que requieren de cálculos matemáticos complejos,características que son requeridas en equipos que son comercializados y querequierendeunbuenniveldeconfianzayrobustez.

AlgunosejemplosdeequiposelectrónicosqueutilizanDSPsson:teléfonoscelulares,equipos de diagnóstico médico, equipos de comunicaciones inalámbricas,reproductoresdigitalesdeaudio,módems inalámbricos, cámarasdigitales, sistemasdecontrol,equiposdemedición,entreotros.

2 ObjetivosdelCursoEstecursocuentacondosobjetivosprincipales:

• Que el asistente adquiera los conocimientos necesarios y suficientes paradesarrollar aplicaciones de alto desempeñousando el TMS320F28335de TexasInstruments.

• Que el asistente implemente un controlador PID digital en este procesador,llevandoacaboelcontroldeposiciónangularconunmotordecorrientedirecta.

3 ¿Quépodráshaceralfinaldelcurso?Poner en funcionamiento el TMS320F28335 (configuración de frecuencia de

operación, archivos de cabecera, memoria, interrupciones), y sus dispositivos

periféricosnecesariospara realizar unaaplicaciónde control:Timers, comunicación

serial, PWM, QEP; usando las herramientas de generación de código de TexasInstruments(CodeComposerStudio).



4 PersonasaquienvadirigidoProfesionistas,estudiantes,universidades,empresas,desarrolladoresdehardwareysoftwareinteresadosendesarrollaraplicacionesdecontroldealtodedesempeñoentiempo real como: robótica, automatización industrial, sistemas de iluminación,controldemotores,monitoreo,entreotros.

5 ConocimientosPrevios• ProgramaciónenLenguajeCbásico,requerido.• ConocimientosdeSistemasDigitales(sistemabinario,circuitoslógicos),deseable.

6 Equipoysoftwarerequerido• ComputadoraportátilconSistemaOperativoWindowspreferentemente.• DescargareinstalarelCodeComposerStudiov5.5,usar“FREELicenseforXDS100”

http://processors.wiki.ti.com/index.php/Download_CCS

7 Duracióndelcurso• 22horasdurantetresdías:

o Día1:6horas(11ama6pm).o Día2:8horas(9ama6pm).o Día3:8horas(9ama6pm).

*Sedispondrádeunahoraparacomidaenhorariode1pma2pm.*Primeras2horasdelcurso,correspondenalseminariodecortesíaabiertoalpúblico,esrequeridoparalosasistentesalcurso,puesserálaintroducciónalmismo.



8 TEMARIO1. Arquitecturadelprocesador/ Ambientedeprogramación

Introducciónalaarquitecturaparaconocerlosalcancesdeldispositivo.

2. UsodelosArchivosdecabeceraConocer y utilizarlas bibliotecas que provee Texas Instruments para facilitar la programación delTMS320F28335.

3. InterrupcionesManejodelasinterrupcionesenelTMS320F28335.

4. Terminalesdepropósitogeneraldeentrada/salida(GPIO)Configuracióndeterminalesdepropósitogeneral.

5. Temporizador(CPUTimer)Establecer una base de tiempo para la ley de control pormedio del temporizador de propósitogeneral.

6. CodificadordePulsoenCuadratura(QEP)Obtenerlaposicióndelejedeunmotorpormediodelcodificadordepulsosencuadratura.

7. ModuladordeAnchodePulso(PWM)Regularlaenergíasuministradaalmotorpormediodelmoduladordeanchodepulso.

8. LeydeControlImplementaruncontroladorproporcionalintegralderivativo(PID).

9. InterfazdeComunicaciónSerial(SCI)Establecerunenlace serialentre la computadorapersonalyelTMS320F28335paraestablecerelpuntodereferenciaparalaleydecontrol.

10. DSP/BIOSMostrar los beneficios de la implementación de un sistema por medio de la programaciónconcurrente.

*Elcursoseráimpartidoenespañol,ylosmaterialesdeestudiosoneninglés.



9 HerramientaautilizarDuranteel curso seprestará la “TarjetadeAprendizajeTAdsp28335”, la cual esundesarrollo de ONIK en colaboración con el CINVESTAV-IPN, y que integra elprocesadorTMS320F28335,siendola“PrimeraTarjetadeAprendizajeMexicanaparaDSPs”.

10 Acercadelosinstructores(instructorcertificadoporTexasIns.)M.enC.ValentínNájeraBello

• MaestroenCienciasenIngenieríaEléctricapor laSeccióndeComunicacionesdelCINVESTAV-UnidadZacatenco

• IngenieroenElectrónicaporlaUniversidadAutónomaMetropolitana(UAM).• Cuenta con más de 7 años de experiencia en el manejo de los procesadores

digitales(DSPs).• Ha impartido cursos de DSPs y desarrollado proyectos de pequeña y mediana

escalaencolaboraciónconelCINVESTAV-IPN.• CofundadoryactualmiembrodeONIKSistemasdeElectrónicaIntegralS.A.deC.V.

M.enC.OmarRobertoÁvilaLópez

• MaestroenCienciasen IngenieríaEléctricapor laSeccióndeDiseñodeCircuitosIntegradosdelCINVESTAV-UnidadGuadalajara.

• IngenieroenElectrónicaporel InstitutoTecnológicoydeEstudiosSuperioresdeOccidente(ITESO).

• Cuentaconmásde6añosdeexperiencialaboral,dondesehadesempeñadocomoIngenierodeDiseñoDigital,enIntelTecnologíadeMéxico,ytambiéncomo

• Líder del proyecto “Primera Tarjeta de Aprendizaje Mexicana para DSPs” encolaboraciónconelCINVESTAV-IPN.

• FundadoryactualmiembrodeONIKSistemasdeElectrónicaIntegralS.A.deC.V.,empresadedicadaaldiseñoelectrónicodealtatecnologíaasícomoentrenamientoycapacitaciónendiversasáreasdeelectrónica.



11 Inscripción

Incluye:

• CursoDSPs.• PréstamodeKitconlaTAdsp28335v1.1porequiposde3o4personas.• Manualdelcursoenformatodigital.• Diplomadeparticipaciónporasistente.• PrácticasdelcursodesarrolladasporÓNIK.

Además de lo anterior, y de acuerdo con nuestro compromiso de brindar un serviciointegral,ÓNIKofreceactualmenteysincostoadicional,lapromocióndehorasdeasesoríaremotaposterioralcurso.

12 InformaciónsobrelaTarjetadeAprendizaje

12.1 IntroducciónLa Tarjeta de Aprendizaje TAdsp28335 es un sistemabasadoenelprocesadorTMS320F28335delacompañíaTexasInstruments(TI),quepermiteutilizarlosdiversosmódulos y funcionalidades del mismo, con propósitosde aprendizaje y/o de desarrollo de proyectos. LaTAdsp28335 incluye circuitos de apoyo conectados avariosdelosmódulosperiféricosdelprocesador,porloque losusuarios (estudiantes, profesores,desarrolladoresdehardwareo software),puedenrealizarlamayorpartedelas“prácticas”requeridasparauncursocompleto,o hacer uso de la mayoría de los periféricos, sin necesidad de agregar tarjetascomplementariasohardwareextra,loquehacedeellaunproductomuycompletoyversátil.

12.2 EspecificacionesdelatarjetaLasespecificacionesdelatarjetaestándadasporlascaracterísticasdelprocesadoryporlosperiféricosagregados:

• ProcesadorTMS320F28335.• FrecuenciadeOperacióndelprocesadorde150MHz.• 32-bit,unidaddepuntoflotante.• 68KBon-chipRAM.



• 512KBon-chipFlashmemory.• 512KBoff-chipSRAM.• I2CEEPROMde256kbit.• Relojdeentradade30MHz.• ConvertidorA/Dde12bitsy16canales.• Puerto de JTAG de 14 pines para utilizarse con el XDS100 o cualquier otro

emuladordeTIquemanejeinterfazJTAG.• Secciónde conversiónA/Dqueacondicionados canalesdelADCparaentradas

externas,seleccionablesencadaunodeellosa:fuenteexterna,potenciómetro,salidadelDAC,ounasalidadigitaldelprocesador (estaúltimaes seleccionablesóloparaunodeloscanalesdelADC).

• SeccióndeconversiónD/Adualde10bits,contiempodeactualizaciónde0.8usenmodorápido,y2.8usenmodolento,queutilizaelDACTLV5637.

• UnPuertodecomunicacionesRS-232concircuitodedriver.• UnpuertoCANconcircuitodedriver.• InterfazHumanacon:4Botones(PushButtons),16interruptores(DipSwitches),y

16LEDs:8verdesy8rojos(LED:delinglésLightEmittingDiode).• Conectoresdeexpansiónoaccesoexterno(80pines),hacia52pinesI/OdelDSP

yhaciaXCLKOUT,5V,3.3V,1.8VyGND.• Operacióna5VconadaptadordeCA(voltajesenlatarjetade3.3Vy1.8V).• TantolaInterfazHumana,comolaseccióndeConversiónA/DyD/Acuentancon

laposibilidaddeserdesconectadasfísicamentedelprocesadormediantepuentesdesmontables (jumpers),parapermitirusardichas terminalesdelDSPde formaindependientedesdelosconectoresdeexpansión.

12.3 Diagramaabloques

El sistema completo está representado por siguiente diagrama a bloques. Elcomponente principal es el procesador, y los demás componentes se encargan deproveerseñalesparasufuncionamiento,odehacerusodealgunodesusperiféricos.



12.4 EjemplosdeproyectosyprácticasdesarrolladosconlaTAdsp28335LossiguientessonalgunosdelosproyectosyprácticasquehansidodesarrolladosporelequipodetrabajodeONIKyquepermitenmostrarlascapacidadesdelatarjetay/oelprocesador,todosellos(excepto#3,#4y#5)norequierendecircuitos,tarjetasocomponentes adicionales y pueden ser puestos en funcionamiento utilizandoúnicamente la TAdsp28335 con la PC, y/o utilizando un osciloscopio y generadorsegún sea el caso. Estos proyectos son sólo una muestra de la diversidad deaplicacionesquepuedelograrseaprendiendoelmanejodeestaherramienta.

1) OsciloscopioconInterfazGráficaenPCEspecificaciones:- Tasademuestreo:……………………...10Msps.- Anchodebanda:..………………………1MHz.- Tiempo/Division:…………………………5us,10us,20us,50us,100us,200us,500us 1ms,2ms,5ms,10ms,20ms,50ms.- Volts/División:……………………………10mV,20mV,50mV,100mV,200mV,500mV.- RangodeVoltajedeEntrada:……0V–3V.- NúmerodeDivisionesdeTiempo:…10.- NúmerodeDivisionesdeVoltaje:……6.



LaTAdsp28335adquierelasmuestrasatravésdelaSeccióndeConversiónA/DylastransfierealaPCvíapuertoRS-232.Lasmuestrassonpresentadasalusuariopormediodeunainterfazgráfica.

Figura:Interfazdelosciloscopiomostrandounaseñaleneltiempo(arriba)einterfazmostrandolamismaseñaleneldominiodelafrecuencia(abajo)

2) GeneradordeFunciones.

Especificaciones:- Frecuenciamáximadesalida:…………………50kHz.- Resolución:…………………………………………….0.1Hz- Formasdeondadesalida:……………………..Sinusoidal,Triangular,Cuadrada.- RangodeVoltajedeSalida:…………………….500mV–2.0V.LaTAdsp28335generalasmuestrasdelaseñaldeseadaylastransfiereasuDACatravésdeunpuertoMcBSP. Elusuario indica la frecuenciay señaldeseadaa laTAdsp28335 atravésdeunainterfazgráfica,éstaúltimaseenlazaconlatarjetaatravésdeunpuertoRS-232.

Figura:Interfazdelgeneradoryseñalgeneradavistaenunosciloscopio.

3) ControldePénduloInvertido.

LaTAdsp28335implementaunaLeydeControl(PIDAjustable)paracontrolarlaposicióndelpéndulo,elcualestáunidoalejedeunmotordeCD.Paralaplanificaciónyejecucióndelastareasnecesariasparalaleydecontrol,seutilizaelSYS-BIOSdeTexasIntruments.



Figura:SistemadepéndulocontroladoporlaTAdsp28335.

4) ControldeVelocidaddeMotordeCDutilizandoPWM

LaTAdsp28335generaunaseñalmoduladaenanchodepulso (PWM)paracontrolar lavelocidaddelmotor,asuvezrecibelamedicióndevelocidadpormediodesuinterfazdecuadratura,conloquepuederealizarlacompensacióncorrespondienteutilizandoalgúnmétododecontrol(porejemplounPID).SeutilizanlospotenciómetrosPot1yPot2paracontrolarlafrecuenciayelciclodetrabajodelaseñalPWMrespectivamente.Estatarjetautiliza la tarjetahijade controldemotoresdeONIKque incluyeuncircuitodedriver yasilamientoeléctricoparalaetapadepotenciadondeseconectaunmotordehasta35Vy3A.

Figura:ControldeVelocidaddeMotorusandolaTAdsp28335.

5) Medidordeflujodeagua*.

El procesador TMS320F28335 ejecuta diversos algoritmos de procesamiento digital deseñales(FFT,Correlación,Interpolación)paradeterminarlavelocidaddelaguaenuncanalde riego. El procesador funciona comomódulo demedición que transfiere los datos almódulodecontrolpormediodeunpuertoRS-232.*EsteproyectofuedesarrolladoutilizandoelprocesadorTMS320F28335enunatarjetadeaplicaciónespecíficaquefuediseñadaporelementosdenuestroequipodetrabajo.



Figura:CanaldeRiego.

6) SistemadeFiltrajeDigital.

LaTAdsp28335integraenunasolatarjetalossiguienteselementosdelSistemadeFiltrajeDigital:Adquisiciónde señal analógica–ConversiónA/D–Procesamiento–ConversiónD/A.Dondelaetapadeprocesamientopermiterealizarunfiltrajedigital,porejemplounigualador(ecualizador)estéreodeaudio.

Figura:ImplementacióndeFiltrajeDigital.

7) RecuperacióndeSincronía.

Larecuperacióndesincroníaesunatareaimportanteenlamayoríadelosreceptoresdesistemas de comunicaciones síncronos. La TAdsp28335 se utiliza para recuperar lasincroníadesímboloenunsistemadecomunicacionesqueutilizaunaconstelaciónPAM-binaria. El transmisor se implementa en una tarjeta, y el receptor quien recupera lasincroníaseimplementaenotraTAdsp28335.



Figura:Diagramadeojoymuestrasdelaseñalrecibida(arriba)

Diagramadeojoymuestrasdelaseñalrecibidadespuésdelprocesodeinterpolación(abajo).

8) Demodeperiféricosdelatarjeta

LaTAdsp28335realizaunadelassiguientesaccionesenfuncióndelbotónpresionado:- PB0:Barridodeluzutilizandolos16ledsdelaInterfazHumana.- PB0 (manteniendo presionado): Encendido/apagado de cada uno de los 16 leds,

utilizandoel interruptorcorrespondiente,porejemplo:SW-B5 enciende/apagaLED-B5.

- PB1:Realizaunaadquisicióndedatosdedosseñalesenformasimultánea,utilizandolaSeccióndeConversiónA/D,pudiendomostrardichasseñalesenunainterfazgráficaenlaPC.

- PB2: A partir de una tabla de datos, la TAdsp28335 genera una señal sinusoidalutilizandolaSeccióndeConversiónD/A.

- PB3:EstableceunacomunicaciónvíaRS-232conlaPC,pararecibiryenviarcaracteresutilizando hyperterminal (ONIK también cuenta con una tarjeta de conversiónUSB/RS-232pararealizarlainterfazconlaPC).

ElcódigoydocumentoguíadecreacióndelproyectoestánincluidosenladocumentacióndeproductodelaTAdsp28335.



Figura:Tareasrealizadasenelproyecto“Demodeperiféricosdelatarjeta”

9) Armaelrompecabezasdetuproyecto...

Elobjetivodepresentar lasprácticasanteriores,esmostrar laversatilidadyvariedaddeproyectos que pueden lograrse con este dispositivo. Cada proyecto es como unrompecabezasdondelaspiezassonlosmódulosdelprocesadorylatarjeta,yuniendolosadecuadospodremosobtenerunproductodiferente,comoejemploenlasiguientetablasemuestranlosmódulosutilizadosenlosproyectosanteriores.

(TAdsp2

8335

)Procesad

or

(InterfazHum

ana)

GPIOs

(Con

versiónA/D

)ADC

(Con

versiónD/A)

McBSP

(RS-23

2)

SCI

DMA

EPWM

EQEP

Unida

dde

Pun

to

Flotan

te

XINTF

1 Osciloscopio ü ü ü 2 Generador ü ü ü ü 3 PénduloInvertido ü ü 4 ControldePWM ü ü ü 5 MedidordeFlujo ü ü ü 6 FiltrajeDigital ü ü ü 7 RecuperacióndeReloj ü ü ü ü ü8 DemodePeriféricos ü ü ü ü ü

Tabla:MódulosdelProcesadorylaTAdsp28335utilizadosenlosproyectosyprácticasanteriores



*Todas las interfacesgráficas,tarjetasexternasyproyectos(exceptoel#8)nose incluyencon el kit, son simplemente ejemplos de desarrollos con la TAdsp28335; sin embargo siustedestá interesadoenconocerdetallesdealgunade lasaplicaciones,o inclusoadquiriralgunadelasinterfacesgráficasodesarrollos,favordeponerseencontactoconnosotros.

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