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无刷直流力矩电机伺服控制系统的控制电路设计

  1.DSP控制核心

  美国德州仪器(TI)公司开发的专门应用于电机控制和电力变换控制领域的C2000系列DSP,如TMS320LF2407和TMS320F2812,具有运算快,功耗低,集成度高等特点,在电机控制和伺服系统中的使用非常普遍。特别是32位处理器C28xx系列,在C24x系列的基础上,CPU频率提高到150MHz,增加了一些功能模块,其特点有:

  1)供电电压降为3.3V(I/0)和1.8V(内核),减小了控制器的功耗。最高频率达到了150MHz,可提供每秒1.5亿次指令(MIPS),使指令周期缩短到6.6ns。

  2)片内128K字的FLASH,16K字的RAM。

  3)16通道12位A/D采样模块。

  4)两个事件管理器,每个包括:两个16位通用定时器;8个16位的脉宽调制(PWM)通道;3个捕获单元;一个光电编码器接口电路。

  5)外围集成模块:3个32位的CPU定时器;看门狗定时器(WDT)模块;增强型控制器局域网络(eCAN)模块;串行通信接口(SCI)模块;串行外设接口(SP!)模块;基于锁相环(PLL)的时钟发生器模块;McBSP(Multichan_nel Buffered Serial Port)模块。

  6)45个外围模块中断,3个外部引脚中断,2个功率驱动保护引脚中断,高达56个的通用输人及输出引脚(cPIO)。

  7)利用多总线在存储器、外围模块和CPU之间转移数据,程序读总线有22位地址线和32位数据线,数据读写总线的地址总线和数据总线都是32位。

  DSP片内的存储器和CPU之间的数据读写和读取程序执行语句的操作是通过三条总线(Memory Bus)完成的。这三条总线分别为程序读总线(PrgramRead Bus)、数据读总线(Data Read Bus)和数据写总线(Data Read Bus)。其中,程序读总线由22根地址线和32根数据线组成,而数据读总线和数据写总线都由32根地址线和32根数据线组成。这种多总线结构一般被称为哈佛总线结构(Harvard Bus Architecture),这种结构使得DSP能在一个周期里同时完成取指令,读数据和写数据多个操作。

  DSP片内的外围设各通过外围总线(Peripheral Bus)和CPU连接,该总线由16根地址总线和16/32根数据总线组成。只支持16根数据总线访问的外围模块控制寄存器区称为外围结构2(Peripheral Frame 2),该结构和TMS3⒛LF2407DSP相应的外围模块控制寄存器区兼容;同时支持16根数据线和32根数据线访问的外围模块控制寄存器区称为外围结构1(Peripheral Frame 1)。另外,还有一些外围模块是通过存储器总线(Mem。ry Bus)和CPU连接的,这些外围模块的控制寄存器区称为外围结构0(Peripheral Frame 0)。

  DSP的CPU中断共有14个可屏蔽中断(INT1~INT14)和一个不可屏蔽中断NMI。其中,INT14来自于DSP的32位CPU定时器2,这个定时器和CPU定时器1都是用于实时操作系统(Real Time Operatin System,RTOS)的。INTl3来自CPU定时器1或者外部申断3,其余的可屏蔽中断(INT1~INT12)都来自PIE(Peripheral Interrupts Extend)管理器。PIE将12个CPU中断扩展为96(12×8)个PIE中断。

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