DSP在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言

　　電氣傳動(dòng)是研究通過電動(dòng)機(jī)控制物體和生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的學(xué)科，它在人們的生活和生產(chǎn)中無處不在，已成為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、節(jié)約能源、改善工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率、改善環(huán)境和推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主要手段。微電子技術(shù)及信息技術(shù)發(fā)展和高性能工業(yè)應(yīng)用的要求，大大促進(jìn)了電氣傳動(dòng)的發(fā)展。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)其控制手段提出了更高的要求。傳統(tǒng)的模擬技術(shù)難以完成電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中信息的獲取、傳輸、處理和應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）是一種高速的微處理器，其最大的特點(diǎn)是運(yùn)算速度非?？?。目前，DSP克服了早期DSP用于控制的缺點(diǎn)，在片內(nèi)提供了大量支持實(shí)時(shí)運(yùn)算的控制資源，是早期DSP和現(xiàn)代微控制器的集合體。在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，為了得到響應(yīng)速度更快、實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的數(shù)字式電流控制，DSP得到了廣泛的應(yīng)用?！　MS320x240是德州儀器（TI）公司開發(fā)的專為電動(dòng)機(jī)控制而優(yōu)化設(shè)計(jì)的第一片DSP，它克服了以往的DSP在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中缺少支持實(shí)時(shí)控制的硬件資源，因而需附加許多外部設(shè)備（也稱外圍設(shè)備，簡(jiǎn)稱為外設(shè)）芯片，從而增加了系統(tǒng)硬件復(fù)雜性的缺點(diǎn)，其高速的處理能力和高度的集成為電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的單片控制提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。而TMs320x240x DSP作為TMS320x24.x系列DSP的新成員，提供了低成本、低功耗和高性能的處理能力，將TMS320x240x DSP應(yīng)用于電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，可進(jìn)一步降低控制系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)的控制性能。28x是在24x基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代DSP，與24x系列DSP相比，它的功耗進(jìn)一步降低，處理速度進(jìn)一步提高。這種芯片采用32位的DSP核，可以在單個(gè)周期內(nèi)完成32×32位的乘累加運(yùn)算，具有增強(qiáng)的電機(jī)控制外設(shè)、高性能的模／數(shù)（A／D）轉(zhuǎn)換能力和改進(jìn)的通信接口，采用低電壓供電（3.3V外設(shè)／1.8V核）。TMS320x28x是到目前為止用于數(shù)字控制領(lǐng)域中性能最好的DSP芯片。　　本書主要以TMS320LF2407A為主進(jìn)行介紹，在最后還介紹了TMs320F2812 DSP的軟件設(shè)計(jì)方法?！　”緯鴱腡MS320x240x DSP結(jié)構(gòu)和內(nèi)部資源、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、輔助工具以及應(yīng)用實(shí)例等方面詳細(xì)介紹了DSP在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，目的是希望能幫助讀者提高基于DSP的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率。

內(nèi)容概要

本書在簡(jiǎn)要介紹德州儀器公司的TMS320x240x結(jié)構(gòu)和內(nèi)部資源的基礎(chǔ)上，針對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了基于DSP數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的硬件設(shè)計(jì)，給出了大量的應(yīng)用電路；以模塊化設(shè)計(jì)思想為基礎(chǔ)，介紹了DSP的軟件組成和設(shè)計(jì)方法，并給出了電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中常用的算法軟件；為提高軟件開發(fā)效率，介紹了在軟件設(shè)計(jì)中常用的輔助工具；為方便讀者能快速掌握DSP在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，給出了異步電動(dòng)機(jī)和三相PWM整流器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例，并簡(jiǎn)要介紹了基于TMS320F2812 DSP的軟件設(shè)計(jì)方法。    本書可供電力電子及電氣傳動(dòng)、自動(dòng)化和電氣工程等應(yīng)用領(lǐng)域的工程技術(shù)人員和科研人員閱讀和參考，也可作為高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)的教師、研究生和高年級(jí)本科生的參考書。

書籍目錄

前言第1章　DSP芯片概述  1.1  引言　  1.1.1　數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)  　1.1.2　數(shù)字控制器　1.2　DSP芯片發(fā)展　1.3　DSP芯片的特征    1.3.1  哈佛結(jié)構(gòu)    1.3.2　流水線技術(shù)    1.3.3　硬件乘法器    1.3.4　特殊的DSP指令    1.3.5　快速的指令周期  1.4　TI公司的DSP芯片第2章　TMS320x240x DSP結(jié)構(gòu)　2.1　結(jié)構(gòu)概述　2.2　TMS320x2xx DSP的CPU的結(jié)構(gòu)  　2.2.1 CPU內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)　  2.2.2　中央處理單元（CPU）的結(jié)構(gòu)　2.3　存儲(chǔ)空間管理  　2.3.1　程序存儲(chǔ)器　  2.3.2　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器　  2.3.3　I／O空間　2.4　程序控制  　2.4.1　程序地址的產(chǎn)生　  2.4.2　程序跳轉(zhuǎn)、調(diào)用和返回　2.5　I／O接口模塊概述  　2.5.1　事件管理器模塊　  2.5.2　模／數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）模塊　  2.5.3　局域網(wǎng)控制器（CAN）模塊　  2.5.4　串行通信接口（SCI）模塊　  2.5.5　串行外部設(shè)備接口（SPI）模塊　  2.5.6　鎖相環(huán)（PLL）時(shí)鐘模塊　  2.5.7　數(shù)字I／O接口　  2.5.8　外部存儲(chǔ)器接口　  2.5.9　看門狗（WD）定時(shí)器模塊　2.6　系統(tǒng)配置寄存器　2.7　系統(tǒng)中斷第3章　基于TMS320x240x DSP的硬件設(shè)計(jì)　3.1　TMS320x240x DSP硬件設(shè)計(jì)概述　3.2　最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)  　3.2.1　時(shí)鐘電路　  3.2.2　復(fù)位電路　  3.2.3　電源設(shè)計(jì)　  3.2.4　JTAG仿真口　  3.2.5　混合電壓和邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)　  3.2.6　外部存儲(chǔ)器接口  3.3　模／數(shù)轉(zhuǎn)換器接口應(yīng)用    3.3.1  電流的檢測(cè)    3.3.2　電壓的檢測(cè)  3.4　脈寬調(diào)制接口設(shè)計(jì)    3.4.1　智能功率模塊（IPM）的接口    3.4.2　2SD315A驅(qū)動(dòng)模塊的接口    3.4.3　M57962L驅(qū)動(dòng)模塊的接口    3.4.4　故障信號(hào)的綜合  3.5　光電編碼器接口設(shè)計(jì)  3.6　串行通信接口設(shè)計(jì)  3.7　串行外部設(shè)備接口設(shè)計(jì)  3.8　CAN總線接口設(shè)計(jì)  3.9　鍵盤顯示接口設(shè)計(jì)第4章  電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)  4.1  電氣傳動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)  4.2　電氣傳動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)語言  　4.2.1　用純ASM語言編程　  4.2.2　用c語言編程　  4.2.3　用C語言／ASM語言混合編程　4.3　電氣傳動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)  　4.3.1　數(shù)的定標(biāo)　  4.3.2　中斷處理　  4.3.3　軟件項(xiàng)目文件第5章　電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的軟件輔助設(shè)計(jì)第6章　電氣傳動(dòng)系統(tǒng)常用算法第7章　異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第8章　三相PWM整流器的設(shè)計(jì)第9章　基于TMS320F2812　DSP的矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　3.中央算術(shù)邏輯單元（CALU）　　中央算術(shù)邏輯單元由CALU、32位累加器（ACC）和輸出移位器等組成。CALU主要完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算，大多數(shù)運(yùn)算在一個(gè)指令周期內(nèi)完成。這些運(yùn)算分為16位加法、16位減法、布爾邏輯運(yùn)算和位測(cè)試、移位和旋轉(zhuǎn)等4大類?！　ALU有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入源，一個(gè)輸入由ACC提供，另一個(gè)輸入由乘積移位器或輸人數(shù)據(jù)移位器提供。一旦CALU完成運(yùn)算后，其結(jié)果送到ACC，在ACC中可執(zhí)行移位或旋轉(zhuǎn)操作?！　CC的輸出與輸出移位器相連，輸出移位器復(fù)制32位的ACC，可對(duì)輸出移位器中的值進(jìn)行0～7位的左移，利用SACH和sAcL將輸出移位器中的高字和低字分別存人數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在這個(gè)操作過程中，ACC的內(nèi)容不發(fā)生變化?！　≡贑ALU中有5個(gè)狀態(tài)位與Acc的操作有關(guān)，它們是符號(hào)擴(kuò)展方式位（SXM）、進(jìn)位位（c）、溢出方式位（OVM）、溢出標(biāo)志位（OV）和測(cè)試／控制標(biāo)志位（TC）?！　?.輔助寄存器算術(shù)單元　　CPU還包含一個(gè)完全獨(dú)立于CALU的輔助寄存器算術(shù)單元（ARAU）。ARAu的主要功能是完成與CALU并行操作的8個(gè)輔助寄存器AR0～AR7的算術(shù)運(yùn)算。其結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。

圖書封面

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