基于DSP+CPLD的異步電動(dòng)機控制系統開(kāi)發(fā)平臺設計

1OUT=（1+R1／R2），2OUT=3.3 V。式中，VREF=1.183 4 V。選取適當R1和R2的電阻值，就可得到可調電壓。

（2）存儲器模塊。

在系統開(kāi)發(fā)平臺上完成各種控制策略以及各種算法的數據處理中，會(huì )產(chǎn)生很多臨時(shí)數據，如果僅由DSP片內RAM承擔，會(huì )加重DSP的負擔，使得系統控制精度降低，限制系統的完整運行。為滿(mǎn)足數據存儲需要，擴展一片型號為IS61LV516的SARAM，通過(guò)CPLD地址譯碼產(chǎn)生的片選信號，可以指定其作為程序存儲器或數據存儲器。

（3）CPLD模塊。

CPLD在該開(kāi)發(fā)平臺中起邏輯控制作用?？梢赃M(jìn)行：1）QEP信號處理，輸入為速度位置傳感器提供的速度位置信號、DSP給出PWM脈寬調制信號，輸出為各IGBT驅動(dòng)模塊的控制信號，經(jīng)光耦隔離電路進(jìn)入IPM。正交編碼器檢測到的電動(dòng)機位置轉速信號送至DSP，經(jīng)過(guò)其內部QEP電路得到電動(dòng)機的速度和方向，實(shí)現系統的反饋控制和PWM控制信號輸出，從而達到轉速閉環(huán)控制。2）地址譯碼，對DSP輸出的地址信號進(jìn)行地址譯碼，實(shí)現對F2812外圍擴展芯片片選功能，選通相應的外圍芯片映射至F2812內存中。3）DSP的I／O擴展，如果系統同時(shí)控制多臺電機，DSP自身I／O引腳就不能滿(mǎn)足要求，需要通過(guò)CPLD擴展。CPLD對另外電機的正交編碼信號進(jìn)行處理，完成正交信號的倍頻、脈沖計數，同時(shí)輸出計數結果，作為電機速度、位置判斷依據。

（4）顯示模塊。

為了保障系統的可靠運行，通過(guò)DSP與CPLD的配合，設計了與LCD液晶顯示接口電路，控制LCD顯示以及LED指示燈的顯示，實(shí)現了系統的人機接口，使得系統具有良好的人機操作界面。液晶模塊選用長(cháng)沙太陽(yáng)人電子有限公司的SMG12864ZK標準中文字符及圖形點(diǎn)陣型液晶顯示模塊，可顯示128×64點(diǎn)陣或8個(gè)×4行漢字，DSP與LCD之間的接口電路如圖3所示。

圖3 DSP與LCD之間的接口電路

液晶的復位信號／RST和片選信號RS由DSP控制信號經(jīng)過(guò)CPLD譯碼后產(chǎn)生，數據線(xiàn)。DB[0]～DB[7]由TMS320F2812的數據線(xiàn)DATA[0]～DATA[7]經(jīng)過(guò)CPLD的雙向總線(xiàn)驅動(dòng)得到，其它同名信號對應相連。

（5）保護模塊。

保護模塊主要是在系統上電／掉電或出現故障的情況下，及時(shí)提供封鎖信號，保證系統安全可靠地工作。該開(kāi)發(fā)平臺保護電路具有母線(xiàn)過(guò)壓保護、過(guò)流保護、電機過(guò)熱、IPM故障信號處理功能。系統的保護信號也可以融入到CPLD邏輯中，當故障發(fā)生時(shí)，可以實(shí)時(shí)快速切斷CPLD的PWM輸出。

同時(shí)，為了使該硬件系統應用范圍得到擴展，設計了除異步電動(dòng)機外不同電機以及不同控制策略可能用到的信號采集電路，以及不同位置反饋器件所用到的接口電路。

2 開(kāi)發(fā)平臺軟件件總體設計方案

開(kāi)發(fā)平臺的軟件開(kāi)發(fā)和調試在TI公司DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCSC2000下進(jìn)行。用C語(yǔ)言進(jìn)行整個(gè)控制系統的軟件編程。模塊化的設計方法，使得編程和使用都方便靈活。利用本控制系統開(kāi)發(fā)平臺，通過(guò)軟件編程，可以方便地實(shí)現異步電動(dòng)機矢量控制，直接轉矩控制等控制算法。

CPLD的開(kāi)發(fā)工具為Max PlusII軟件，VHDL語(yǔ)言編程，根據指定的引腳配置自動(dòng)生成熔絲文件后，對CPLD器件下載編程。程序內各模塊按嚴格時(shí)序工作，同時(shí)各模塊又并行工作，完成不同的動(dòng)作。

系統控制程序分為兩部分，即主程序和中斷服務(wù)子程序。主程序完成初始化后進(jìn)入循環(huán)。中斷服序程序主要完成系統各種控制策略，包括電機定子電流和電壓采樣，完成電流、電壓的A／D轉換。利用正交編碼單元處理速度反饋信號。根據各種控制算法輸出PWM信號對電機轉矩進(jìn)行控制。系統主程序流程圖如圖4所示。

圖4 系統主程序流程圖

3 結束語(yǔ)

DSP結合CPLD構建的電機開(kāi)發(fā)平臺，適合異步電動(dòng)機控制算法的實(shí)現，以DSP作為主控制器，CPLD輔助功能擴展，使得整個(gè)控制系統開(kāi)發(fā)平臺具有較強的擴展功能和較高的靈活性，不僅節約了成本，縮短了系統開(kāi)發(fā)周期，而且提高了開(kāi)發(fā)性能。