第5章 控制系统设计__补充.ppt

应用举例 基于D S P的电机控制系统硬件平台设计 1 TMS320LF2407A概述 TMS320LF2407A是美国TI公司新近推出的一种适于工业控制，尤其适用于电动机控制的定点DSP芯片，是TMS320LF2407的增强型。其内部总线采用哈佛结构，指令执行速度为40MI PS，绝大部分指令可以在单周期(25ns)内执行完毕。在TI的240X系列的DSP控制芯片中，TMS320LF2407A无论在内部结构和外围控制接口上，都达到了很好的水平，可以很方便地通过它构成电机控制的系统，只需添加很少数的外围器件。 它的具体参数如下： ???? 40MIPS的处理能力，25ns的时钟周期 ? 内部有32K×16的FLASH，且可以加密。 ???? 2．5K的片上RAM。 ? 两个事件管理器(EVM)， 每个EVM包括： 2个16位时钟 8个通道的脉宽调制(PWM)单元。 可编程死区控制 三个事件捕获单元 ??? 同步的AD控制器 有64K程序，64K数据和64K IO空间 ?? 看门狗电路 10位A／D转换器，16通道，375—500ns的转换时间 控制局域，总线接口CAN2.0B 异步串行口(SCl) 同步串行口(SPl) 40个管脚可用作通用IO口，5个外部中断源 应用这些资源可以大大简化电机控制系统的硬件结构，并且它的高速处理特性可以使得很多先进的控制算法得以实现。因此以2407A为核心设计数字电机控制系统在目前可以说是系统最小、实时性最强、性能最优的一种方案。 2 以TMS320LF2407A为核心的电机控制系统硬件结构 目前电机数字控制系统的设计中，在实时性允许的前提下，一般来说总是尽可能地用软件资源代替硬件电路功能，以简化硬件设计，降低成本，提高系统的性能价格比。 TMS320LF2407A通过软件编程可以灵活地实现各种PWM输出，速度检测，电流检测等功能。电机控制板以TMS320LF2407A为核心，在板上扩展了64K×16的SRAM，分别译码在程序区和数据区；将SCI口扩充成RS232接口和20mA电流环接口；SPI扩展成EEPROM接口，EEPROM可以作为现场参数存储器使用；增加CAN驱动器，使系统可以直接连接到CAN总线；电源管理模块为板上提供3．3V电压和reset信号；增加了12位4通道DA输出；增加了行列式扫描键盘接口；增加了320×240点阵液晶控制器接口；增加了现场LED报警显示；另外，将两路电机控制接口引出，每路包括6路PWM，8路AD输入，一个启动电阻控制，一个过流保护接口；还有电机的增量式光电编码盘接口。以上设备构成一个完整的电机控制系统，图1为以TMS320LF2407A为核心的电机控制系统硬件结构 。 系统的所有控制调节全部由软件完成，最后直接输出逻辑电平型的脉宽调制控制信号PWM去驱动功率开关器件。电流反馈信号从串联在主回路中的电流互感器取出，在经隔离放大后送给DSP内部ADC接口，转换成数字量，构成电流环。速度反馈信号由光电脉冲编码器里取出直接连到DSP上，经内部QEP电路得到电动机的速度和方向，从而完成速度闭环控制。 4.7 运动控制（芯片、卡、器） 1.运动控制芯片 运动控制芯片是专门为精密控制步进电机和伺服电机而设计的处理器。 运动控制芯片问世以来，凭借其卓越的性能、优良的品质、简单易用的特色和富于竞争力的价格，已经在数控机床、电脑雕刻机、工业机器人、医用设备、自动仓库、绕线机、绘图仪、点胶机、IC电路制造设备、芯片装片机、IC电路板等领域进行了广泛的实际运用，取得了非常好的效果，并正在拓展新的运用领域。 日本NOVA运动控制芯片：MCX314/MCX312（插补功能 ） /MCX304/MCX302 （不带插补功能 ）KYOPAL多轴运动芯片：X7043、X7023 KYOPAL单轴运动芯片：X3201、X3202、X3203A、X3301 SEEK单轴电机运动控制芯片：AS49F PMD公司Magellan系列、Navigator系列、Pilot系列、MC100系列 【Navigator MC2000系列】（又称领航员系列）电机运动控制芯片有一轴控制、二轴控制和四轴控制等三个规格，以及单电机和多电机等多种型号。MC2100系列控制有电刷的伺服电机；MC2300系列控制无电刷的伺服电机；MC2400、MC2500和MC2502系列则控制各种步进电机。MC2800系列可以同时控制有电刷和无电刷两种伺服电机。 M