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

　　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。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。

　　本章所介绍的系统采用TI公司的高性能的DSP控制器TMS320F2812作为控制，其主频高达150MHz，满足了控制系统实时性的要求；提供了整套的片上系统，满足了系统集成化的要求；其12位16通道的ADC兼顾了速度、和成本；采用了3.3V的I／O电压和1.8V处理器核电压，低电压工作，功耗低，满足了航天上的需求。正是由于以上几点，从而终选择TMS3⒛F2812 DSP作为整个数字控制系统的芯片。