基于TI2812 DSP的無刷直流電動機控制軟件設(shè)計(共30頁)

1、PAGE PAGE III三 江 學 院本科畢業(yè)設(shè)計(shj)（論文）題 目 基于(jy)TI2812 DSP的無刷直流電動機 控制軟件設(shè)計(shj) 電氣與自動化工程學院 院 電氣工程及其自動化 專業(yè)學 號 B05071006 學生姓名 邢小強 指導教師 熊 田 忠 起訖日期 2009年2月23日至2009年5月25日 設(shè)計地點 L422 PAGE - 32 -摘 要 無刷直流電機既具有直流電機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠(kko)、維護方便等一系列優(yōu)點，還具備交流電機運行效率高、無勵磁損耗及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。本文在對無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展及應用綜述的基礎(chǔ)(

2、jch)上，介紹了采用DSP芯片對無刷直流電動機進行換向與轉(zhuǎn)速控制的微機控制系統(tǒng)。文中給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，分析了無刷直流電機的工作原理、控制電路、驅(qū)動(q dn)電路，提出了軟件控制無刷電機的策略。闡述了軟件框架的基本結(jié)構(gòu)以及各個模塊的具體設(shè)計方法。文中還對DSP芯片 （TMS320F2812）進行了一些介紹。最后運用實際的硬件平臺以及上位機軟件（LabVIEW）對無刷直流電動機進行監(jiān)控，證明了該系統(tǒng)工作良好，達到了預期目標。關(guān)鍵詞：無刷直流電動機，DSP芯片，軟件控制AbstractBrushless DC motor with a DC motor is simple in stru

3、cture, reliable operation, easy maintenance, such as a series of advantages, also has high efficiency AC motor run, no excitation loss and good speed, and many other advantages, has been widely used in various industrial control field.This article in the brushless DC motor speed control system overv

4、iew of the development and application on the basis of the paper introduces the DSP chip on the exchange of brushless DC motor and speed control to the Microcomputer Control System. In this paper, the overall design of the system program, analysis of the brushless DC motor working principle, control

5、 circuit, driver circuit, a software strategy for brushless motor control. Framework set out the basic structure of software modules, as well as the specific design methods. The article also DSP Core (TMS320F2812) to introduce a number.Finally, the use of the actual hardware platform, as well as PC

6、software (LabVIEW) for brushless DC motor control, show that the system is good, reaching the target.Keywords: brushless DC motor, DSP chips, Control Software目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc230949533 第一章 緒論(xln) PAGEREF _Toc230949533 h - 1 - HYPERLINK l _Toc230949534 1.1 無刷直流電動機(dngj)的發(fā)展現(xiàn)狀 PA

7、GEREF _Toc230949534 h - 1 - HYPERLINK l _Toc230949535 1.2 DSP與無刷直流電動機的聯(lián)系 PAGEREF _Toc230949535 h - 2 - HYPERLINK l _Toc230949536 1.3 本文研究的內(nèi)容 PAGEREF _Toc230949536 h - 3 - HYPERLINK l _Toc230949537 第二章 無刷電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理 PAGEREF _Toc230949537 h - 4 - HYPERLINK l _Toc230949538 2.1無刷直流電動機的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc230

8、949538 h - 4 - HYPERLINK l _Toc230949539 2.2無刷直流電動機的工作原理 PAGEREF _Toc230949539 h - 4 - HYPERLINK l _Toc230949540 第三章 電機控制中的DSP的特點和選擇 PAGEREF _Toc230949540 h - 7 - HYPERLINK l _Toc230949541 3.1 TMS320F2812的簡介 PAGEREF _Toc230949541 h - 7 - HYPERLINK l _Toc230949542 3.2電機控制中的DSP的特點 PAGEREF _Toc23094954

9、2 h - 8 - HYPERLINK l _Toc230949543 3.3 DSP軟件設(shè)計特點 PAGEREF _Toc230949543 h - 10 - HYPERLINK l _Toc230949544 3.3.1 DSP開發(fā)環(huán)境CCS2000 PAGEREF _Toc230949544 h - 10 - HYPERLINK l _Toc230949545 3.3.2 C語言與匯編語言的分析比較 PAGEREF _Toc230949545 h - 10 - HYPERLINK l _Toc230949546 第四章 電機控制中的DSP軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc23094954

10、6 h - 12 - HYPERLINK l _Toc230949547 4.1 各模塊的程序及說明 PAGEREF _Toc230949547 h - 12 - HYPERLINK l _Toc230949548 4.1.1系統(tǒng)時鐘的初始化模塊 PAGEREF _Toc230949548 h - 12 - HYPERLINK l _Toc230949549 4.1.2 事件管理器EV的初始化模塊 PAGEREF _Toc230949549 h - 13 - HYPERLINK l _Toc230949550 4.1.3 串行通訊SCI的初始化模塊 PAGEREF _Toc230949550

11、h - 15 - HYPERLINK l _Toc230949551 4.1.4 輸入捕捉(CAP)中斷 PAGEREF _Toc230949551 h - 16 - HYPERLINK l _Toc230949552 4.1.5定時器T1 PAGEREF _Toc230949552 h - 19 - HYPERLINK l _Toc230949553 4.1.6 DSP與上位串口通信協(xié)議 PAGEREF _Toc230949553 h - 20 - HYPERLINK l _Toc230949554 4.2 DSP程序的總體框架 PAGEREF _Toc230949554 h - 21 -

12、HYPERLINK l _Toc230949555 第五章 結(jié)論及展望 PAGEREF _Toc230949555 h - 22 - HYPERLINK l _Toc230949556 5.1 結(jié)論 PAGEREF _Toc230949556 h - 22 - HYPERLINK l _Toc230949557 5.2 展望 PAGEREF _Toc230949557 h - 22 - HYPERLINK l _Toc230949558 參考文獻 PAGEREF _Toc230949558 h - 23 - HYPERLINK l _Toc230949559 致謝 PAGEREF _Toc23

13、0949559 h - 24 -第一章 緒論(xln)1.1 無刷直流電動機的發(fā)展(fzhn)現(xiàn)狀直流電動機具有很多優(yōu)點，如優(yōu)秀的線性機械特性、寬的調(diào)速范圍、大的起動轉(zhuǎn)矩、簡單的控制電路等，長期以來一直廣泛地應用在各種驅(qū)動裝置和伺服系統(tǒng)中。但是直流電動機的電刷和換向器卻成為阻礙它發(fā)展的障礙。機械電刷和換向器因強迫性接觸，造成其結(jié)構(gòu)復雜、可靠性差、變化的接觸電阻、火花、噪音等一系列問題(wnt)，影響了直流電動機的調(diào)速精度和性能。因此，長期以來人們一直在研究一種不用電刷和換向器的直流電動機。隨著電子技術(shù)、功率半導體技術(shù)和高性能的磁材料制造技術(shù)的飛速發(fā)展，這種想法已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。無刷直流電動機利用電

14、子換向器取代了機械電刷和機械換向器，因此使這種電動機不僅保留了直流電動機的優(yōu)點，而且又具有交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，使它一經(jīng)出現(xiàn)就以極快的速度得到發(fā)展和普及。無刷直流電動機用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動機的機械換向裝置，保留了有刷直流電動機寬闊而平滑的優(yōu)良調(diào)速特性。同時又克服了有刷直流電動機機械換向帶來的一系列缺點，具有高能量密度，高轉(zhuǎn)矩慣性化，高效率等特點。2 0世紀8 0年代以后，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代電機控制理論的發(fā)展，使得交流調(diào)速系統(tǒng)也逐步具備了寬調(diào)速范圍、高調(diào)速精度、快速動態(tài)響應以及四象限運行等良好的技術(shù)性能，其取代直流調(diào)速系統(tǒng)已成為必然的發(fā)展

15、趨勢。交流調(diào)速系統(tǒng)一般說來由同步電動機調(diào)速系統(tǒng)和異步電動機調(diào)速系統(tǒng)兩大部分組成。但是近年來，永磁同步電動機因其突出的優(yōu)點而在中、小功率電氣傳動系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。其中具有梯形波反電動勢的永磁同步電動機，常被稱為無刷直流電動機(即方波電動機);而具有正弦波反電動勢的永磁同步電動機，則被稱為正弦波永磁同步電動機。由于無刷直流電動機的定子電流為方波驅(qū)動，它相對正弦波永磁同步電動機的正弦波驅(qū)動來講，在相同的條件下逆變器獲取方波要比獲取正弦波容易得多，再加上其控制方發(fā)法也比正弦波永磁同步電動機的簡單，而且我國稀土儲量世界第一，生產(chǎn)大容量的無刷直流電動機已成為可能。永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)是隨著永磁

16、電動機和電力電子技術(shù)的發(fā)展而不斷完善發(fā)展的，它主要具有以下的優(yōu)點:a.永磁無刷直流電動機(dngj)出力大、重量輕、體積小、效率高并且轉(zhuǎn)動慣量小，目前它已成為高性能驅(qū)動場合的理想伺服電動機。b.與直流調(diào)速系統(tǒng)比較：無刷直流電動機無電刷和機械換向器、工作可靠、無電火花產(chǎn)生(chnshng)，同時它又具有類似于普通直流電動機的調(diào)速性能。由于無刷直流電動機的調(diào)速原理與普通直流電動機的相同，因此由它們組成的調(diào)速系統(tǒng)也較為類似，在無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)中可以借鑒普通直流調(diào)速系統(tǒng)的成熟設(shè)計經(jīng)驗。c.與異步電動機調(diào)速系統(tǒng)比較:其控制方法簡單，功率變換器不必為電機提供(tgng)無功功率，并且電機轉(zhuǎn)子無勵磁、

17、效率高、低速性能好。d.與一般變頻調(diào)速的同步電動機比較：它不存在失步問題，并且提高了動態(tài)性能，而與采用矢量控制的同步電動機相比，其控制結(jié)構(gòu)簡單，便于工程化。綜上所述，無刷直流電動機既具備交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護方便、壽命長等優(yōu)點，也具備普通直流電動機運行效率高、轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速方便、動態(tài)性能快等優(yōu)點，同時克服了普通直流電動機機械換向所引起的電火花干擾，維護難等諸多缺點，它綜合了直流電動機和交流電動機的優(yōu)點，是新一代電氣傳動的發(fā)展方向之一。1.2 DSP與無刷直流電動機的聯(lián)系無刷直流電機與電力電子技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、自動控制技術(shù)等密切相關(guān)，其中的一個關(guān)鍵問題是要解決電子換向控制器的設(shè)計

18、和實現(xiàn)。電子換向控制器的發(fā)展經(jīng)歷了模擬控制電路、模擬數(shù)字混合控制電路、專用集成控制電路、微處理器控制電路、數(shù)字信號處理器控制電路等階段。從發(fā)展趨勢來看，以數(shù)字信號處理器DSP為核心的控制電路將代表無刷直流電機電子換向控制器的發(fā)展方向。隨著控制算法的日趨復雜，需要處理的數(shù)據(jù)量大大增加，加之實時性和精度要求的不斷提高，微處理器的處理速度己不能滿足要求，人們自然而然地想到了具有快速運算能力的數(shù)字信號處理器。近年來，各種集成化單片DSP的性能得到很大的改善，軟件和開發(fā)工具越來越多，越來越好，價格卻大幅度降低，從而使得DSP器件及技術(shù)更容易使用，價格也能為廣大用戶接受。而各大DSP生產(chǎn)廠商紛紛推出自己的

19、內(nèi)嵌式DSP電機控制專用集成電路，使得DSP與無刷直流電機的結(jié)合成為一種必然趨勢。近年來，無刷直流電機的研究工作者正熱衷于研究取消位置傳感器，而實現(xiàn)無位置傳感器控制將是無刷直流電機研究的發(fā)展趨勢，并且無位置傳感器控制的實現(xiàn)常常和DSP聯(lián)系在一起。由TI公司(n s)所推出的TMS320F2812是專為電機控制應用而優(yōu)化設(shè)計的單片DSP控制器，它不僅具有強大高速的運算處理能力，而且在片內(nèi)集成了豐富的電機控制外圍部件(事件管理器、PWM產(chǎn)生電路、ADC轉(zhuǎn)換模塊等)，這為實現(xiàn)(shxin)無刷直流電機的無位置傳感器控制提供了極大的便利。針對目前人們在研究設(shè)計無刷直流電機系統(tǒng)時，大多仍習慣采用機械位置

20、傳感器的情況，本文主要研究無位置傳感器的無刷直流電機數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計及其實現(xiàn)。利用無刷直流電機運行時各相繞組本身存在的反電動勢作為轉(zhuǎn)子位置的反饋信號代替機械位置傳感器的作用，在轉(zhuǎn)子位置檢測硬件電路的基礎(chǔ)上，借助TMS320F2812 DSP芯片的可編程助能，實現(xiàn)了無刷直流電機的無位置傳感器控制，克服了機械位置傳感器的存在(cnzi)給無刷直流電機所帶來的諸多不利影響。通過TMS320F2812 DSP芯片的采用，達到了“硬件軟化”的目的，簡化了整個控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅降低了成本，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。1.3 本文研究的內(nèi)容本課題以無刷直流電動機為被控對象，以TMS320F2812定點D

21、SP芯片為處理器，結(jié)合上位軟件，實現(xiàn)上位機對無刷直流電動機的啟動、停止、速度的控制，并實時的顯示無刷直流電動機的速度。本課題研究的主要內(nèi)容有以下幾個方面：DSP對無刷直流電動機的霍爾捕獲、換向、及速度采樣的軟件設(shè)計DSP和上位機通信協(xié)議的軟件設(shè)計第二章 無刷電動機的結(jié)構(gòu)及工作(gngzu)原理2.1無刷直流電動機(dngj)的結(jié)構(gòu)無刷直流電動機的轉(zhuǎn)子是由永磁材料制成的、具有一定磁極對數(shù)的永磁體。與永磁同步伺服電動機非常類似，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分為兩種：第一種是將瓦片狀的永磁體貼在轉(zhuǎn)子外表上，稱為凸極式；另一種是將永磁體內(nèi)嵌到轉(zhuǎn)子鐵心中，稱為嵌入式。但與永磁同步伺服電動機的轉(zhuǎn)子有所區(qū)別，為了能產(chǎn)生梯形(

22、txng)波感應電動勢，無刷直流電動機的轉(zhuǎn)子磁鋼的形狀呈弧形(瓦片形)，磁極下定轉(zhuǎn)子氣隙均勻，氣隙磁場呈梯形分布。定子上有電樞，這一點與永磁有刷直流電動機正好相反，永磁有刷直流電動機的電樞裝在轉(zhuǎn)子上，而永磁體裝在定子上。無刷直流電動機的定子電樞繞組采用整距集中式繞組。繞組的相數(shù)有二、三、四、五相，但應用最多的是三相和四相。各相繞組分別與外部的電子開關(guān)電路相連，開關(guān)電路中的開關(guān)管受位置傳感器的信號控制。無刷直流電動機的工作離不開電子開關(guān)電路，因此由電動機本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子開關(guān)電路三部分組成了無刷直流電動機控制系統(tǒng)。其原理框圖如圖2-1所示。圖中，直流電源通過開關(guān)電路向電動機定子繞組供電，

23、位置傳感器隨時檢測到轉(zhuǎn)子所處的位置，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置信號來控制開關(guān)管的導通和截止，從而自動地控制了哪些繞組通電，哪些繞組斷電，實現(xiàn)了電子換向。圖2-1 無刷直流電動機的原理框圖2.2無刷直流電動機的工作(gngzu)原理普通直流電動機的電樞在轉(zhuǎn)子上，而定子產(chǎn)生固定不動的磁場。為了使直流電動機旋轉(zhuǎn)，需要通過換向器和電刷不斷地改變電樞繞組中電流(dinli)的方向，使兩個磁場的方向始終保持相互垂直，從而產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動電動機不斷旋轉(zhuǎn)。無刷直流電動機為了去掉電刷，將電樞放到定子上去，而轉(zhuǎn)子做成永磁體，這樣的結(jié)構(gòu)正好與普通直流電動機相反。然而即使這樣改變還不夠，因為定子上的電樞通入直流電以后，只能產(chǎn)

24、生不變的磁場(cchng)，電動機依然轉(zhuǎn)不起來。為了使電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，必須使定子電樞各相繞組不斷的換相通電，這樣才能使定子磁場隨著轉(zhuǎn)子的位置不斷的變化，使定子磁場與轉(zhuǎn)子永磁磁場始終保持90左右的空間角，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。為了詳細說明無刷直流電動機的工作原理，下面以三相無刷直流電動機為例，來分析它的轉(zhuǎn)動過程。圖2-2 無刷直流電動機原理圖 圖1-2所示是三相直流電動機的工作原理圖。采用霍爾位置傳感器，MOSFET電子開關(guān)電路為全橋式驅(qū)動。要讓電機轉(zhuǎn)動起來，首先DSP必須根據(jù)霍爾傳感器感應到的電機轉(zhuǎn)子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或關(guān)閉)MOSFET功率管的順序，如圖1-2中AH

25、、BH、CH(這些稱為上臂功率管)及AL、BL、CL(這些稱為下臂功率管)，使電流依序流經(jīng)電機線圈產(chǎn)生順向(或逆 向)旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉(zhuǎn)動。當電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到霍爾感應出另一組信號的位置時，DSP又再開啟下一組功率管，如此循環(huán)電機就可以依同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動直到DSP決定要電機轉(zhuǎn)子停止則關(guān)閉功率管(或只開下臂功率管)；要電機轉(zhuǎn)子反向則功率管開啟順序相反。 基本上功率(gngl)晶體管的開法可舉例如下： AH、BL一組AH、CL一組BH、CL一組BH、AL一組CH、AL一組CH、BL一組 但絕不能開成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因為電子零件總有開關(guān)的

26、響應時間，所以功率管在關(guān)與開的交錯時間要將零件的響應時間考慮進去，否則當上臂(或下臂)尚未完全(wnqun)關(guān)閉，下臂(或上臂)就已開啟，結(jié)果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。 無刷直流電動機有多種結(jié)構(gòu)，每種電動機可分為半橋驅(qū)動和全橋驅(qū)動，全橋驅(qū)動又可分為星形和角形連接以及不同的通電(tng din)方式。因此，不同的選擇會使電動機產(chǎn)生不同的性能并且成本也不相同。以下對此作一個對比。a.繞組利用率不像普通直流電動機那樣，無刷直流電動機的繞組是斷續(xù)通電的。適當?shù)靥岣呃@組通電利用率將可以使同時通電半導體數(shù)增加，使電阻下降，提高效率。從這個角度來看，三相比四相好，四相比五相好，全橋比半橋好。b.

27、轉(zhuǎn)矩的波動無刷直流電動機的輸出轉(zhuǎn)矩波動比普通的直流電動機的大。因此希望盡量減小轉(zhuǎn)矩波動。一般相數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩的波動越小。全橋驅(qū)動比半橋驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的波動小。c.電路成本相數(shù)越多，驅(qū)動電路所使用的開關(guān)管越多，成本越高。全橋驅(qū)動所使用的開關(guān)管多一倍，因此成本要高。多相電動機的成本也高。綜合上述分析，目前以三相星形全橋驅(qū)動方式應用最多。第三章 電機控制中的DSP的特點和選擇3.1 TMS320F2812的簡介(jin ji) TMS320F281X系列DSP（數(shù)字(shz)信號處理器）是TI公司最新推出的數(shù)字信號處理器。而TMS320F2812是這一系列產(chǎn)品(chnpn)中最具代表性的產(chǎn)品。與本系統(tǒng)其他芯

28、片相比,TMS320F2812片上資源最豐富,并有1MB的外設(shè)尋址空間。 TMS320F2812可達到每秒執(zhí)行1.5億次指令的速度（150MIPS）,具有單周期32位*32位的乘和累加操作（MAC）功能。F2812片內(nèi)集成了128K*16位的FLASH存儲器、1 6通道模擬輸入高速12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D),多個功能豐富的通用計時器,多路可編程脈寬調(diào)制(PWM)輸出,可編程脈寬調(diào)制死區(qū),多路信號輸入捕捉(CAP),光電編碼盤接口(QEP),以及業(yè)界通用的異步串行接口(SCI),串行(同步)外設(shè)接口(SPI)和(CAN)總線接口。這些豐富的片上資源使得TMS320F2812在工業(yè)控制中尤其是在

29、電機控制應用中比傳統(tǒng)的單片機有著無與倫比的優(yōu)勢。也正是這一點, TMS320F2812正在被越來越廣泛地應用在工業(yè)控制和電機控制的不同領(lǐng)域。 TMS320F2812 DSP的結(jié)構(gòu)如圖 3-1它采用了改進的哈佛結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)支持分離的程序總線和數(shù)據(jù)總路線。這樣的總線結(jié)構(gòu)使取指令、執(zhí)行指令、數(shù)據(jù)傳送和外設(shè)控制可以并行進行,因此可以極大地提高工作速度。這保證了指令系統(tǒng)中的大多數(shù)指令可以實現(xiàn)單指令操作,即一條指令可以實現(xiàn)多種操作。由上圖可見,F2812 DSP可分成三部分:DSP內(nèi)核、存儲器、外圍設(shè)備。DSP內(nèi)核是DSP的核心,它擔負著數(shù)據(jù)運算、信號處理的任務(wù)。它包括了累加器、中央算術(shù)邏輯單元CALU、

30、狀態(tài)寄存器ST0和ST1、輔助寄存器、乘法器、移位器、臨時寄存器T和乘法寄存器P。存儲器包括(boku)了128K字的Flash程序(chngx)存儲大、1K 字的OPT型只讀存儲器、兩個(lin )4K字的單口隨機存儲器（SARAM）(L0和L1)、一塊8K字SARAM(H0)、兩塊1K字SARAM(M0和M1) 。外圍設(shè)備指的是DSP芯片中集成的除內(nèi)核以外的功能模塊,習慣上稱之為外設(shè)。它包括事件管理器、CAN接口、ADC轉(zhuǎn)換器、SPI和SCI串行接口、McBSP(多通道緩沖串口)。圖 3-1 TMS320F2812 DSP的結(jié)構(gòu)圖3.2電機(dinj)控制中的DSP的特點1.由于采用了高性

31、能的靜態(tài)(jngti)CMOS制造技術(shù),因此(ync)該DSP具有低功耗和高速度的特點,內(nèi)核工作電壓1.8V,外設(shè)工作電壓為3.3V,有4種低功耗工作方式,單指令周期最短為6.67ns(1500MHZ),最高運算速度可達150MIPS,八級指令流水線,低功耗有利于電池供電的應用場合;而高速度非常適用于電動機的實時控制。2.兩個專用于電動機控制的事件管理器(EV),每一個都包括:4個1 6位通用定時器,12個16位脈寬調(diào)制(PWM)輸出通道,1個能夠快速封鎖輸出的外部引腳PDPINTX(其狀態(tài)可從COMMONX寄存器獲得),可防止上下橋臂直通的可編程死區(qū)功能,6個捕捉單元,2個QEP(正交編碼器

32、脈沖電路)。3.可編程看門狗定時器,保證程序運行安全。4.有串行接口SPI和SCI模塊。5.有基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器(PLL)。6.有1149.1-1990IEEE標準的JTAG仿真接口。根據(jù)以上分析，本次設(shè)計采用芯片TMS320F2812，如圖3-2所示圖3-2 TMS320F2812芯片(xn pin)圖3.3 DSP軟件設(shè)計特點(tdin)3.3.1 DSP開發(fā)(kif)環(huán)境CCS2000 CCS2000是TI公司的DSP集成開發(fā)環(huán)境。提供了環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具，可以幫助用戶在一個軟件環(huán)境下完成編輯、編譯鏈接、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析等工作。與TI提供的早期軟件開發(fā)工具

33、相比，利用CCS2000能夠加快軟件開發(fā)進程，提高工作效率。 安裝(nzhung)完CCS2000后將USB仿真器插入PC機的USB插槽中，啟動計算機后識別SEED-XDSUSB2.0硬件，識別后安裝(nzhung)USB仿真器驅(qū)動 CCS2000的調(diào)試(dio sh)界面如圖3-3：圖3-3 CCS2000的調(diào)試界3.3.2 C語言與匯編語言的分析比較 DSP編程必然要面臨的一個問題就是選擇使用何種編程方法。選擇的結(jié)果通常都是在匯編語言與高級語言如C或C+之間選擇其中一種。CC的好處包括模塊化、可移植性以及可復用性。此外，不僅大多數(shù)的嵌入式程序設(shè)計員使用過這種高級語言，而且己經(jīng)存在大量的代碼

34、基礎(chǔ)，可以通過一種相對簡單的方法將這些代碼從原來的微控制器或DSP移植到新的DSP平臺中。而匯編語言是針對特定體系結(jié)構(gòu)的，因此代碼重用僅限于同一系列的處理器。而采用高級語言開發(fā)可以不必知道處理器平臺。使用匯編語言編程困難的原因，還在于它過分專注于DSP寄存器組、運算單元與存儲器之間的數(shù)據(jù)交流。而在CC+高級語言中，這一過程通常是通過調(diào)用變量、函數(shù)以及子程序的方法在一個更加抽象的層面來完成的，因此使得編程更為簡單。對速度或存儲器要求特別高的子程序，可以考慮使用匯編語言，以提高(t go)程序在DSP上的運行效率。盡管高級語言編譯器在程序優(yōu)化轉(zhuǎn)換方面做的很好，但在對DSP數(shù)據(jù)流與運算進行直接、仔細

35、的控制時仍然存在不足之處。這也往往將高級語言與匯編語言結(jié)合使用的原因。高級語言在程序控制以及基本的數(shù)據(jù)處理方面有著不錯的表現(xiàn)，而匯編語言則在高效的數(shù)學運算與速度最為關(guān)鍵的中斷服務(wù)過程方面體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢?？紤]到C的方便、簡單，匯編語言的高性能，將高級語言與匯編語言結(jié)合起來是最佳辦法。對于CCS2000的C語言編程除了要遵守編譯器的規(guī)定，還有些(yuxi)注意：裝載程序前注意要先清空程序RAM；C編譯器本身有入口函數(shù)，功能是建立C環(huán)境；除了特殊情況，一般要找到并調(diào)用庫函數(shù)。當RAM空間或運算時間不夠時，才考慮混合編程，主要是注意函數(shù)與中斷程序前后按要求保護。 第四章 電機(dinj)控制中的DS

36、P軟件設(shè)計通過(tnggu)驅(qū)動板控制無刷直流電動機的旋轉(zhuǎn)，DSP本身的軟件設(shè)計包括：系統(tǒng)時鐘的初始化、外圍設(shè)備(wi wi sh bi)的配置、控制程序的設(shè)計以及程序(chngx)整體架構(gòu)的編排。個模塊如下：4.1 各模塊的程序及說明4.1.1系統(tǒng)時鐘的初始化模塊void InitSysCtrl(void) Uint16 i; EALLOW; SysCtrlRegs.PLLCR = 0 xA; /設(shè)置系統(tǒng)時鐘為150MHz for(i= 0; i8; if(dir=1) switch(capstastus)/ir2136 的hin和lin是反向的 case 1: EvaRegs.ACTR.a

37、ll = 0 x7fd;break;/h3 fall/50/1 case 2: EvaRegs.ACTR.all = 0 xfd7;break;/h1 fall/21/7 case 3: EvaRegs.ACTR.all = 0 x7df;break;/h2 rise/52/3 case 4: EvaRegs.ACTR.all = 0 xd7f;break;/h2 fall/43/4 case 5: EvaRegs.ACTR.all = 0 xf7d;break;/h1 rise/30/0 case 6: EvaRegs.ACTR.all = 0 xdf7;break;/h3 rise/41/

38、6 else switch(capstastus)/ir2136 的hin和lin是反向(fn xin)的 case 1: EvaRegs.ACTR.all = 0 xdf7;break;/h1 rise case 2: EvaRegs.ACTR.all = 0 xf7d;break;/h3 fall case 3: EvaRegs.ACTR.all = 0 xd7f;break;/h2 rise case 4: EvaRegs.ACTR.all = 0 x7df;break;/h1 fall case 5: EvaRegs.ACTR.all = 0 xfd7;break;/h3 rise c

39、ase 6: EvaRegs.ACTR.all = 0 x7fd;break;/h2 fall /*/ GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.CAP1Q1_GPIOA8 = 1;/重新(chngxn)設(shè)定cap13為gpio GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.CAP2Q2_GPIOA9 = 1; GpioMuxRegs.GPAMUX.bit.CAP3QI1_GPIOA10 = 1; EvaRegs.EVAIFRC.all = 7 ; / 清捕捉(bzhu)中斷 EvaRegs.CAPFIFO.all = 0 x01500; / 清空(qn kn)捕捉堆棧 PieCtrl.P

40、IEACK.bit.ACK3 = 1;/cap1中斷(zhngdun)向cpu申請中斷輸入捕捉中斷完成對霍爾信號（圖4-1）的捕捉，完成 PWM波（圖4-2）的配置從而改變六個MOSFET的導通順序，達到無刷直流電機換向的作用。圖4-1 霍爾信號圖4-2 PWM波形(b xn)4.1.5定時器T1interrupt void t1pint_isr(void) NO_pwm_v_M1+; if(NO_pwm_v_M1 = 2000) NO_pwm_v_M1 = 0; Send_Flag1 = 0; T4cntj = EvbRegs.T4CNT; if(j = 0) speed_M1 = (T4c

41、ntj - T4cnt1)*10; /完成(wn chng)對速度的計算 j = 1; else speed_M1 = (T4cntj - T4cnt0)*10; j = 0; EvaRegs.EVAIFRA.bit.T1PINT = 1;/清除(qngch)中斷標志 EvaRegs.EVAIMRA.bit.T1PINT = 1;/中斷允許 PieCtrl.PIEACK.bit.ACK2 = 1;/向cpu申請中斷定時(dn sh)T1為50us中斷(zhngdun)一次，完成對T4計數(shù)器寄存器值的讀取，從而獲得無刷直流電動機的速度值。另外在和上位機進行通信的過程中，為了避免上位機不能及時的讀

42、取到DSP發(fā)過去的數(shù)據(jù)，通過T1定時器完成對發(fā)送數(shù)據(jù)的控制，200ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。4.1.6 DSP與上位(shn wi)串口通信協(xié)議 為了上位機能正確的識別出DSP所發(fā)數(shù)據(jù)的含義，比如速度值和故障值的區(qū)別。還有DSP能識別上位機所發(fā)數(shù)據(jù)得具體含義。 協(xié)議的規(guī)定如下： 1-電機開關(guān)：11開。22關(guān)。33正轉(zhuǎn)。44反轉(zhuǎn)。2-速度調(diào)節(jié)3-角度調(diào)節(jié)4-11軟件準備好5-串口校驗（返回發(fā)送值）9-數(shù)據(jù)聯(lián)結(jié)9為開頭的數(shù)據(jù)加入到以后的數(shù)的后面，當遇到2開頭時添加后結(jié)束。取速度的協(xié)議程序例子如下 if(SciaTx_Ready() = 1)&(Send_Flag1 8;/速度(sd)值的高八位 SciaRegs.SCITXBUF = Sci_VarTxk; k = 0; 4.2 DSP程序的總體(zngt)框架NO主程序系統(tǒng)初始化（系統(tǒng)時鐘、SCI、EVA、中斷）開中斷是否能接受數(shù)據(jù)？YES接收采樣的速度值是否能發(fā)送數(shù)據(jù)？NO發(fā)送PWM值YES輸入捕捉中斷更新PWM值設(shè)定GAP13為GPIO且為輸入讀取霍爾位置信號換相計算速度值第五章 結(jié)論(jiln)及展望(zhnwng)5.1 結(jié)論(jiln)通過對基于DSP的無刷直流電動機控制的軟件設(shè)計，本文得出以下結(jié)論：DSP能夠很好地應用于無刷直流電動機的驅(qū)動控制，實現(xiàn)了較寬的速度調(diào)節(jié)范圍對。對速度的測量由于采用DSP的正交編碼器，能更好的反應速