開(kāi)發(fā)人員對DSP控制器的四大誤解

馬達控制設計人員近來(lái)在家用電器產(chǎn)品與伺服驅動(dòng)器等各種應用中的發(fā)展都遇到了障礙，必須在控制器性能或昂貴的價(jià)格之間進(jìn)行選擇。大多數馬達控制應用本身成本較低。獲得市場(chǎng)接受的必需條件之一就是產(chǎn)品價(jià)格要有吸引力，這就意味著(zhù)必須選擇能夠實(shí)現工作目的的、從事其他作用有限的最廉價(jià)控制器?；?DSP 的智能控制器正在改變這種情況，僵局被打破，基于 DSP 的新型控制器在相當適中的價(jià)格上實(shí)現了顯著(zhù)的性能提高。

如電壓赫茲常量以及六步通信 (six step commutation) 等簡(jiǎn)單的控制算法難以實(shí)現高效率與優(yōu)化機身大小所需的性能?；?DSP 的智能控制器在兩個(gè)方面改變了上述情況。

首先，其添加了計數能力。這使得設計人員能夠實(shí)施性能更高的控制算法，如磁場(chǎng)定向控制。其次，計算強度更高的算法還使設計人員能夠使用更高效的馬達。舉例來(lái)說(shuō)，我們可用永磁馬達替代 AC 感應馬達，這就進(jìn)一步提高了效率與動(dòng)態(tài)性能。

計算強度較大的矢量控制等先進(jìn)技術(shù)的所謂“問(wèn)題”在于乘法與累加 (MAC) 運算占據了算法的大部分。標準的 8、16 或 32 位微控制器不能處理上述運算，因為缺少適當的總線(xiàn)架構來(lái)實(shí)現數學(xué)效率。最終，這就意味著(zhù)我們必須將設計從根本上進(jìn)行轉變，不是轉變到 DSP，而是發(fā)展到基于 DSP 的 32 位控制器。

人們對采用 DSP 控制器有許多常見(jiàn)的誤解，這絲毫不足為奇，例如：

* DSP 控制器不具備馬達控制外設；

* 代碼密度問(wèn)題使基于 DSP 的 32 位系統難以讓人接受；

* DSP可能會(huì )較好地適合控制算法，但卻不能很好地處理其他控制任務(wù)；

* DSP 軟件很困難，設計人員必須忍受無(wú)實(shí)時(shí)操作系統與良好的工具支持之苦。

我們不妨來(lái)討論一下上述誤解。

外設集成

在提到重載 (heavy-duty)數字信號處理時(shí)，馬達控制工程師頭腦里最先出現的想法可能就是善于進(jìn)行數字計算工作的 DSP 控制器了--但是如何處理通用集成的外設功能呢？

今天的馬達控制 DSP 就馬達控制應用進(jìn)行了優(yōu)化，片上集成脈寬調制器 (PWM)、編碼器接口、通信端口以及模數轉換器 (ADC) 等功能。其還包括了大量的快閃存儲器和 RAM，這就消除了對外部存儲器設備的需求。

代碼密度

事實(shí)上，傳統的 32 位微控制器架構在代碼密度上有內在的弱點(diǎn)，這對存儲器容量有限的低成本應用而言是關(guān)鍵性問(wèn)題。

新型 32 位 DSP 架構采用經(jīng)過(guò)認真選擇的 16 位與 32 位指令混合，實(shí)現了最佳的代碼密度。僅在需要時(shí)才使用 32 位指令。

以控制為導向的架構

最佳的 32 位 DSP 控制器帶有原子讀取-修改-寫(xiě)入指令等功能，可簡(jiǎn)化編程，其中斷等待時(shí)間也較短，不足 100 納秒，從而實(shí)現了響應性超強的 CPU。

軟件支持

DSP 匯編程序已發(fā)展到了幾乎很少要求編寫(xiě)匯編代碼的高級水平。此外，算法開(kāi)發(fā)也變得簡(jiǎn)單得多。例如，德州儀器 (TI)提供了龐大的常用算法庫，可立即運行在其處理器上，還有 BIOS?，一種專(zhuān)為 DSP 優(yōu)化的實(shí)時(shí)操作系統。

如果需要定制算法，我們還將提供幫助。為了創(chuàng )建自己的算法，工程師可利用IQMath? 工具，該工具能夠簡(jiǎn)化定點(diǎn)計算的數學(xué)函數開(kāi)發(fā)。

TI 正在實(shí)踐著(zhù)摩爾定律，開(kāi)展創(chuàng )新性工作，使馬達控制設計人員的任務(wù)變得更為輕松簡(jiǎn)單。