STM32-F2 MCU在工廠(chǎng)自動(dòng)化中的應用

PROFINET是工業(yè)以太網(wǎng)版PROFIBUS總線(xiàn)，而這項技術(shù)被業(yè)界公認為極其耗費資源。意法半導體與Port合作為STM32 F-2系列研發(fā)了一款只需128KB SRAM存儲容量的PROFINET軟件，讓意法半導體的微控制器步入一個(gè)新的應用領(lǐng)域。STM32 F-2與Port PROFINET組合不僅適用于工業(yè)自動(dòng)化應用，例如，工業(yè)編碼器（定位）、工業(yè)驅動(dòng)附件，而且還適用于內置以太網(wǎng)控制功能的安全系統。PROFINET的 STM32 F-2版協(xié)議棧為用戶(hù)提供符合IEC 61158和IEC 61784標準的PROFINET IO兼容通信所需的全部服務(wù)功能，幫助用戶(hù)輕松快速地開(kāi)發(fā)PROFINET IO設備。該解決方案是是通過(guò)一個(gè)硬件抽象層訪(fǎng)問(wèn)硬件，并為用戶(hù)提供能夠連接意法半導體的不同微控制器的驅動(dòng)程序，有無(wú)操作系統均可。為了快速獲得總線(xiàn)使用權限，符合PROFINET的技術(shù)規范，該解決方案對底層以太網(wǎng)驅動(dòng)軟件進(jìn)行了優(yōu)化。STM32 F-2支持PROFINET Conformance Class A，還可以支持PROFINET Realtime Class 1。為了幫助設計人員輕松快速地開(kāi)發(fā)項目，Port還提供一個(gè)PROFINET設計工具。

意法半導體的電機矢量控制庫

因為集成兩個(gè)先進(jìn)的定時(shí)器外設、3個(gè)快速數模轉換器(0.5MSps)和DMA直接訪(fǎng)存功能，STM32F2x特別適合需要1個(gè)或2個(gè)電機控制驅動(dòng)器的應用。即便驅動(dòng)兩個(gè)電機時(shí)，150DMIPS的性能讓STM32F2x有充足后備動(dòng)力驅動(dòng)其它復雜的應用任務(wù)。

STM32F-2配備STM32 PMSM FOC軟件開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現了磁場(chǎng)定向控制（FOC）驅動(dòng)3相永磁同步表面安裝電機(SM-PMSM)和內部安裝電機(I-PMSM)，最新的3.1版STM32 PMSM FOC開(kāi)發(fā)工具套件包含STM32F-2微控制器，預計2011年7月上市。

STM32 PMSM FOC開(kāi)發(fā)工具套件可用于快速評估STM32微控制器的各種應用和完整的應用平臺，當開(kāi)發(fā)在意法半導體微控制器上運行的電機控制算法時(shí)，這套開(kāi)發(fā)工具有助于縮短的應用的開(kāi)發(fā)周期。PMSM FOC固件的源代碼采用C語(yǔ)言，實(shí)現了電機控制內核算法（參考系轉換、電流調整、速度調整、空間矢量調制、能效優(yōu)化）以及傳感器檢測算法、解碼算法（3個(gè)并聯(lián)電阻、意法半導體專(zhuān)利單直流鏈路并聯(lián)電阻、隔離型電流傳感器、增量編碼器、霍爾傳感器）和轉子位置重構無(wú)傳感器算法。

為了讓大家了解STM32F-2出色的計算性能，我們做了一個(gè)性能測試。在使用兩個(gè)并聯(lián)電阻檢測電機電流的無(wú)傳感器配置中，用一個(gè)STM32F-2驅動(dòng)兩個(gè)PMSM電機，按照標準雙矢量控制性能（以10kHz運行FOC算法）測試，CPU負荷在35%的范圍內；按照高級雙矢量控制性能（以16kHz運行FOC算法）測試，CPU負荷在50%的范圍內。這些性能為STM32F-2系列微控制器在工廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域開(kāi)啟了廣泛的應用空間。

結語(yǔ)

要求嚴格的工業(yè)通信協(xié)議軟件棧顯然能夠充分利用STM32F-2系列微控制器高于同級產(chǎn)品的優(yōu)異性能。當執行高性能應用軟件和算法時(shí)，STM32F-2執行速度比上一代產(chǎn)品STM32F-1提高1倍多。

STM32-F2系列產(chǎn)品已通過(guò)客戶(hù)檢測驗證，目前正在提升產(chǎn)量。大多數固件和協(xié)議棧已經(jīng)上市，未上市的也準備今年夏季發(fā)布。STM32-F2系列產(chǎn)品的升級產(chǎn)品目前正在設計階段，新一代產(chǎn)品包括基于Cortex-M4內核的微控制器，能夠更好地支持需要數字信號處理器的應用。