序
　　我國電子信息產(chǎn)業(yè)銷售收入總規(guī)模在2013年已經(jīng)突破12萬億元，行業(yè)收入占工業(yè)總體比重已經(jīng)超過9%。電子信息產(chǎn)業(yè)在工業(yè)經(jīng)濟中的支撐作用凸顯，更加促進了信息化和工業(yè)化的高層次深度融合。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和石墨烯等新興產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長，電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)了新的特點，電子信息產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)面臨著新的挑戰(zhàn)。
　　（1） 隨著控制、通信、人機交互和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等新興電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備融合了大量最新的電子信息技術(shù)，它們一起構(gòu)成了龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，派生出大量新興的電子信息技術(shù)應(yīng)用需求。這些“系統(tǒng)級”的應(yīng)用需求，迫切要求具有系統(tǒng)級設(shè)計能力的電子信息技術(shù)人才。
　　（2） 電子信息系統(tǒng)設(shè)備的功能越來越復(fù)雜，系統(tǒng)的集成度越來越高。因此，要求未來的設(shè)計者應(yīng)該具備更扎實的理論基礎(chǔ)知識和更寬廣的專業(yè)視野。未來電子信息系統(tǒng)的設(shè)計越來越要求軟件和硬件的協(xié)同規(guī)劃、協(xié)同設(shè)計和協(xié)同調(diào)試。
　　（3） 新興電子信息技術(shù)的發(fā)展依賴于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷推動，半導(dǎo)體廠商為設(shè)計者提供了越來越豐富的生態(tài)資源，系統(tǒng)集成廠商的全方位配合又加速了這種生態(tài)資源的進一步完善。半導(dǎo)體廠商和系統(tǒng)集成廠商所建立的這種生態(tài)系統(tǒng)，為未來的設(shè)計者提供了更加便捷卻又必須依賴的設(shè)計資源。
　　教育部2012年頒布了新版《高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》，將電子信息類專業(yè)進行了整合，為各高校建立系統(tǒng)化的人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)和寬廣專業(yè)技能的、兼顧“基礎(chǔ)”和“系統(tǒng)”的高層次電子信息人才給出了指引。
傳統(tǒng)的電子信息學(xué)科專業(yè)課程體系呈現(xiàn)“自底向上”的特點，這種課程體系偏重對底層元器件的分析與設(shè)計，較少涉及系統(tǒng)級的集成與設(shè)計。近年來，國內(nèi)很多高校對電子信息類專業(yè)課程體系進行了大力度的改革，這些改革順應(yīng)時代潮流，從系統(tǒng)集成的角度，更加科學(xué)合理地構(gòu)建了課程體系。
為了進一步提高普通高校電子信息類專業(yè)教育與教學(xué)質(zhì)量，貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量若干意見》（教高【2012】4號）的精神，教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會開展了“高等學(xué)校電子信息類專業(yè)課程體系”的立項研究工作，并于2014年5月啟動了《高等學(xué)校電子信息類專業(yè)系列教材》（教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材）的建設(shè)工作。其目的是為推進高等教育內(nèi)涵式發(fā)展，提高教學(xué)水平，滿足高等學(xué)校對電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)、教學(xué)改革與課程改革的需要。
　　本系列教材定位于高等學(xué)校電子信息類專業(yè)的專業(yè)課程，適用于電子信息類的電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、通信工程、微電子科學(xué)與工程、光電信息科學(xué)與工程、信息工程及其相近專業(yè)。經(jīng)過編審委員會與眾多高校多次溝通，初步擬定分批次（2014—2017年）建設(shè)約100門課程教材。本系列教材將力求在保證基礎(chǔ)的前提下，突出技術(shù)的先進性和科學(xué)的前沿性，體現(xiàn)創(chuàng)新教學(xué)和工程實踐教學(xué)； 將重視系統(tǒng)集成思想在教學(xué)中的體現(xiàn)，鼓勵推陳出新，采用“自頂向下”的方法編寫教材； 將注重反映優(yōu)秀的教學(xué)改革成果，推廣優(yōu)秀的教學(xué)經(jīng)驗與理念。
　　為了保證本系列教材的科學(xué)性、系統(tǒng)性及編寫質(zhì)量，本系列教材設(shè)立顧問委員會及編審委員會。顧問委員會由教指委高級顧問、特約高級顧問和國家級教學(xué)名師擔(dān)任，編審委員會由教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員和一線教學(xué)名師組成。同時，清華大學(xué)出版社為本系列教材配置優(yōu)秀的編輯團隊，力求高水準(zhǔn)出版。本系列教材的建設(shè)，不僅有眾多高校教師參與，也有大量知名的電子信息類企業(yè)支持。在此，謹向參與本系列教材策劃、組織、編寫與出版的廣大教師、企業(yè)代表及出版人員致以誠摯的感謝，并殷切希望本系列教材在我國高等學(xué)校電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)與課程體系建設(shè)中發(fā)揮切實的作用。
　　
　　教授

　　再版前言

　　數(shù)字信號處理器（DSP）是當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的熱點之一，隨著DSP芯片運算能力與外設(shè)功能的大幅度提升，其應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。美國德州儀器（TI）的TMS320F281x系列DSP芯片是一款面向?qū)崟r控制優(yōu)化的高性能32位定點數(shù)字信號處理器，片內(nèi)集成了高速DSP內(nèi)核及大容量Flash存儲器、高速RAM存儲器、面向電機控制的事件管理器、多通道高速A/D轉(zhuǎn)換模塊、增強型CAN總線通信接口、SCI異步串行通信接口、SPI串行外設(shè)接口、多通道緩沖接口、PLL時鐘控制模塊、看門狗、32位定時器、豐富的外設(shè)中斷及多達56個通用數(shù)字I/O等外設(shè)模塊，為設(shè)計功能復(fù)雜的數(shù)字控制系統(tǒng)提供了高性能的單芯片解決方案，廣泛應(yīng)用于精密運動控制、數(shù)字電源、可再生能源、電力線通信、LED照明、汽車電子、家用電器、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。
　　本書以TMS320F281x 系列數(shù)字信號處理器為主線，結(jié)合豐富的實例講述了DSP的工作原理及應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，各章節(jié)配有經(jīng)過驗證的應(yīng)用開發(fā)例程以方便讀者實踐，每章后配有習(xí)題以配合課程教學(xué)需要。本書在2009年4月出版了第1版，已被國內(nèi)多家高校選為DSP課程教材。在第1版的基礎(chǔ)上，第2版主要對以下內(nèi)容進行了增補和修訂：
（1） 更新了第1章緒論部分，介紹了TI各個系列DSP芯片的最新進展；
（2） 新增了第12章，介紹了DSP芯片在陀螺穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)中的應(yīng)用；
（3） 在第4、6章增補了部分接口應(yīng)用實例；
（4） 結(jié)合第1版教材使用情況，對全書文字進行了修訂。
　　全書可分為3個部分，共12章。第一部分包括第1~8章，主要介紹TMS320F281x系列DSP芯片的特點、內(nèi)核結(jié)構(gòu)及片內(nèi)集成的外設(shè)模塊。第二部分包括第9~10章，結(jié)合DSP實驗裝置講述了DSP應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件開發(fā)基礎(chǔ)知識。第三部分包括第11~12章，結(jié)合作者的科研工作介紹了DSP在無刷直流電動機控制和陀螺穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。書中提供了較多的應(yīng)用實例原理圖和程序代碼，附錄還提供了DSP實驗裝置的電路原理圖，以方便讀者參考。
　　本書第1~11章由韓豐田編寫，第12章由李海霞編寫。在本書編寫過程中，介紹的一些應(yīng)用實例是作者與清華大學(xué)導(dǎo)航技術(shù)工程中心的同事、研究生共同合作的成果。本書在出版過程中得到清華大學(xué)出版社的大力支持，在此一并表示感謝。
　　限于編者水平有限，書中存在的錯誤和不當(dāng)之處，敬請讀者批評指正。

　　編著者 2014年3月于清華大學(xué)

　　第1版前言
　　為了適應(yīng)數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展需求，近年來出現(xiàn)了許多高性能的數(shù)字信號處理器(digital signal processor，DSP)。伴隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)水平和工藝的飛速進步，DSP芯片的處理速度越來越快，功能越來越豐富，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。
TMS320C2000系列DSP芯片是TI面向工業(yè)控制推出的數(shù)字信號處理器，既具備數(shù)字信號器的強大運算能力，又像單片機一樣在片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)與控制模塊，因此又被稱作數(shù)字信號控制器。新一代的TMS320C28xx系列與TMS320C24x的指令和大部分功能模塊兼容，但運算能力提高了20倍，主要應(yīng)用于大存儲設(shè)備管理、高性能的數(shù)字控制等場合，如多軸運動控制、電機驅(qū)動、機器人控制、數(shù)字電源、汽車電子、光通信網(wǎng)絡(luò)、智能傳感器等應(yīng)用領(lǐng)域。
TMS320F281x系列DSP芯片包括TMS320F2810、TMS320F2811和TMS320F2812，采用高性能的32位CPU，指令執(zhí)行速率達到150MIPS。片內(nèi)集成了大容量Flash存儲器、高速SRAM存儲器、功能強大的事件管理器、高速A/D轉(zhuǎn)換模塊、增強型CAN總線通信模塊、SCI串行通信接口、SPI串行外設(shè)接口、多通道緩沖接口、PLL時鐘模塊、看門狗、定時器以及多達56個通用I/O等外設(shè)單元，為用戶提供了單芯片實現(xiàn)高性能數(shù)字控制系統(tǒng)的解決方案。
自2006年春開學(xué)以來，作者面向儀器科學(xué)與技術(shù)、光學(xué)工程、機械工程、電氣工程、工業(yè)自動化等專業(yè)的研究生開設(shè)了“DSP原理及應(yīng)用技術(shù)”課程，開發(fā)了基于TMS320F2812的教學(xué)實驗裝置。作者根據(jù)多年從事DSP教學(xué)和科研工作的實踐，對教學(xué)講義進行修訂后編寫了這本教材，其目的是介紹TMS320C28xx系列DSP的原理與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。書中以目前廣泛應(yīng)用的TMS320F2812為主線，詳細介紹了DSP芯片的硬件結(jié)構(gòu)、外設(shè)模塊的原理及應(yīng)用、C語言編程、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)技術(shù)。結(jié)合作者開發(fā)的DSP實驗裝置，在介紹各個功能單元的同時提供了相應(yīng)的應(yīng)用實例，給出了硬件電路原理圖和C語言程序�？紤]到與多通道緩沖串口兼容的外設(shè)芯片較少，本書沒有專門介紹TMS320F281x的多通道緩沖串口，感興趣的讀者可參考TI的參考文獻。有關(guān)實驗裝置及本書內(nèi)容方面的問題歡迎與作者及時溝通。
　　本書的內(nèi)容可分為兩大部分，前8章介紹TMS320F281x的原理和片內(nèi)外設(shè)模塊，并給出了較多的接口應(yīng)用和編程實例； 后3章面向DSP系統(tǒng)設(shè)計，介紹DSP應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計基礎(chǔ)和C語言編程，并結(jié)合工程應(yīng)用實例和開發(fā)的實驗裝置介紹DSP系統(tǒng)的硬件和軟件開發(fā)技術(shù)。此外，在每章后附有習(xí)題以配合課程教學(xué)的需要。
在本書的編寫過程中，王芃參加了部分資料的整理和實驗開發(fā)工作，研究生陳景春、付真斌、張沖等對書稿進行了閱讀并提出了許多中肯的建議，楊俊霞參與了本書的文字錄入工作。本書在選題和出版過程中得到了清華大學(xué)出版社的大力支持，在此一并表示感謝。
　　限于編者水平，書中存在的錯誤和不當(dāng)之處，懇請讀者批評指正。
　　韓豐田
　　2008年12月