TMS320F2812在無(wú)極變速器中的應用

1 引 言

　　液壓機械無(wú)極變速器由液壓傳動(dòng)和機械傳動(dòng)有機組合成，兼有液壓傳動(dòng)無(wú)極調速與齒輪傳動(dòng)高效率的特點(diǎn)，是一種功率較大的無(wú)極傳動(dòng)形式，可以用在履帶車(chē)輛或大功率輪式車(chē)聯(lián)上。多段液壓機械無(wú)極變速器的液壓傳動(dòng)部分與液壓機械無(wú)極變速器液壓部分沒(méi)有區別，但機械傳動(dòng)采用帶換檔變速的傳動(dòng)結構，這樣增加變速器的變速范圍，提高傳動(dòng)效率。

　　圖1是多段液壓機械無(wú)極變器的一種形式。液壓元件a和b構成了液壓傳動(dòng)的主體e；元件s，c，r構成差動(dòng)輪系，c1～c8是離合器，他們與后續的齒輪傳動(dòng)系統構成多擋傳動(dòng)。通過(guò)調節液壓傳動(dòng)部分的排量可以在單段中實(shí)現無(wú)極變速，對齒輪傳動(dòng)進(jìn)行換擋可以實(shí)現多段變速。

2 TMS320F2812結構與特點(diǎn)

　　TMS320F2812是美國德州儀器公司TI最新研制的一代32位定點(diǎn)數字信號處理器(DSP)芯片。每秒可以執行150 M條指令，具有強大的數據處理能力，片內存儲器資源包括：128 k×16 b POM，18 k×16 b的數據存儲器SARAM、片內128 k×16 b的FLASH程序存儲器、4 k×16 b片上Boot ROM，1 k×16 b的一次可編程存儲器OTP。同時(shí)集成豐富的外設資源，主要包括模數轉換模塊(ADC)、事件管理器模塊(EV)、串行外設接口模塊(SPI)、串行通信接口模塊(SCI)、CAN控制器模塊(eCAN)等。其結構框圖如圖2所示。

3 控制器硬件設計

　　圖3為基于TMS320F2812型DSP設計的變速器控制系統板的結構框圖。

　　TMS320F2812由于強大功能與豐富的外設資源，非常適合使用于工業(yè)控制領(lǐng)域。但是其自身的特點(diǎn)決定進(jìn)行系統設計時(shí)，要注意電源的設計，啟動(dòng)方式，信號的處理等問(wèn)題。

(1)電源模塊

　　TMS320F2812內核電壓為1.8 V，外部I／O電壓為3.3 V。內部FLASH具有低壓燒寫(xiě)功能。但需要單獨且優(yōu)質(zhì)的3.3 V供電。同時(shí)芯片對于上電時(shí)序有一定的要求。所以采用TI公司的電源芯片TPS676D318。他是單輸入雙通道輸出電壓變換器。輸入電壓為5 V，輸出分別為1.8 V和3.3 V。同時(shí)通過(guò)MOS管BSS138控制電壓變換時(shí)序。使DSP的FLASH與外部I／O先上電，然后再對內核上電，當所有電壓達到穩定值后，延時(shí)140～300 ms的時(shí)間，將控制板上的輸出使能信號PRORESET拉至高電平，這樣能夠保證系統正常工作。圖4為DSP的上電時(shí)序圖。

(2)系統的啟動(dòng)模式

　　TMS320F2812有6種啟動(dòng)方式，也就是從不同的存儲空間啟動(dòng)程序。這樣就可以滿(mǎn)足不同的控制系統的要求。這6種控制方式分別為FLASH，SPI，SCI，HO，OTP與Parallel。這些啟動(dòng)方式可以通過(guò)對DSP的SPICLK，SPISTEA，SCITXDA，MDXA四個(gè)控制針腳的組合來(lái)確定使用那一種控制方式。如表1所示給出不同的啟動(dòng)方式對應的組合方式。

　　本系統采用從內部FLASH啟動(dòng)的方式，所以采用表1中第一種組合方式。

(3)信號的處理

　　TMS320F2812具有56路，可編程，多用途通用I／O。其有著(zhù)豐富的資源，但是他們的驅動(dòng)電壓最高為3.3 V。而本控制系統的外部控制電路輸入信號為5 V，輸出驅動(dòng)信號為12 V，需要對信號進(jìn)行電平轉換處理，同時(shí)注意信號的隔離，提高抗干擾能力?？刂葡到y用到DSP的A／D轉換模塊。A／D功能單元精度高、轉換速度快。但是對噪聲干擾比較敏感。所以控制板對信號的處理很復雜。對控制板的設計應該遵循以下的設計思想：電源系統要盡量簡(jiǎn)化，提高整個(gè)系統的可靠性與抗干擾能力；模擬電路的電源與數字電路的電源要做相應的隔離處理。他們可以采用共地的方法，并在模擬地的引出點(diǎn)串接電感或是磁珠，進(jìn)行濾波處理。另外在CPU的電源與地引入端加上大面積的復銅減小阻抗。同時(shí)控制板的設計采用多層板的設計方案，提高整個(gè)系統的穩定性與抗干擾的能力。

(4)控制器軟件設計

　　控制系統軟件設計方案采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程有以下幾方面的原因：

　?、賹τ诳刂葡到y來(lái)說(shuō)最重要的性能要求就是系統的可靠性與穩定性，用匯編語(yǔ)言直接對片上寄存器，標識位，數據存儲區等直接操作，同時(shí)還包含了大量的跳轉指令。對于大型的控制系統涉及大量的資源其穩定性不能保障。

　?、诶肅語(yǔ)言進(jìn)行程序容易將程序模塊化，封裝化，程序的結構更清晰，有利于維護與憂(yōu)化。

　?、跿I公司提供的程序開(kāi)發(fā)工具CCS3.1支持C／C++。同時(shí)提供大量的基于C語(yǔ)言的程序庫，使程序開(kāi)發(fā)更加方便與便捷。

　　采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統，應遵循一下原則：

　　全局性 盡量保證系統個(gè)模塊負載的均衡；

　　正確性 數學(xué)推導嚴密，盡可能利用試驗驗證；

　　結構化 軟件設計做到層次化，模塊化，封裝化；

　　規范化 保證程序的易讀性，移植性和可維護性。

　　圖5為變速器控制器的手動(dòng)控制的系統軟件的流程圖。

　　以下提供部分程序

4 結 果

　 完成控制系統的硬件與軟件設計。通過(guò)試驗能達到控制要求。在滿(mǎn)足工作要求的情況下能比較準確地檢測到速度、電壓、壓力、溫度等信號，靈敏地響應控制信號，完成控制要求。