DSP在電氣傳動系統(tǒng)中的應用

前言

　　電氣傳動是研究通過電動機控制物體和生產(chǎn)機械運動的學科，它在人們的生活和生產(chǎn)中無處不在，已成為實現(xiàn)自動化、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)境和推動技術進步的主要手段。微電子技術及信息技術發(fā)展和高性能工業(yè)應用的要求，大大促進了電氣傳動的發(fā)展。電氣傳動系統(tǒng)對其控制手段提出了更高的要求。傳統(tǒng)的模擬技術難以完成電氣傳動控制系統(tǒng)中信息的獲取、傳輸、處理和應用。數(shù)字信號處理器（DSP）是一種高速的微處理器，其最大的特點是運算速度非?？?。目前，DSP克服了早期DSP用于控制的缺點，在片內(nèi)提供了大量支持實時運算的控制資源，是早期DSP和現(xiàn)代微控制器的集合體。在電氣傳動系統(tǒng)中，為了得到響應速度更快、實時性更強的數(shù)字式電流控制，DSP得到了廣泛的應用?！　MS320x240是德州儀器（TI）公司開發(fā)的專為電動機控制而優(yōu)化設計的第一片DSP，它克服了以往的DSP在電氣傳動系統(tǒng)中缺少支持實時控制的硬件資源，因而需附加許多外部設備（也稱外圍設備，簡稱為外設）芯片，從而增加了系統(tǒng)硬件復雜性的缺點，其高速的處理能力和高度的集成為電氣傳動系統(tǒng)的單片控制提供了物質(zhì)基礎。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應用于電氣傳動系統(tǒng)中，可進一步降低控制系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)的控制性能。28x是在24x基礎上發(fā)展起來的新一代DSP，與24x系列DSP相比，它的功耗進一步降低，處理速度進一步提高。這種芯片采用32位的DSP核，可以在單個周期內(nèi)完成32×32位的乘累加運算，具有增強的電機控制外設、高性能的模／數(shù)（A／D）轉換能力和改進的通信接口，采用低電壓供電（3.3V外設／1.8V核）。TMS320x28x是到目前為止用于數(shù)字控制領域中性能最好的DSP芯片?！　”緯饕訲MS320LF2407A為主進行介紹，在最后還介紹了TMs320F2812 DSP的軟件設計方法?！　”緯鴱腡MS320x240x DSP結構和內(nèi)部資源、硬件設計、軟件設計、輔助工具以及應用實例等方面詳細介紹了DSP在電氣傳動系統(tǒng)中的應用，目的是希望能幫助讀者提高基于DSP的電氣傳動系統(tǒng)的設計效率。

內(nèi)容概要

本書在簡要介紹德州儀器公司的TMS320x240x結構和內(nèi)部資源的基礎上，針對電氣傳動系統(tǒng)的應用，詳細介紹了基于DSP數(shù)字信號處理器（DSP）的硬件設計，給出了大量的應用電路；以模塊化設計思想為基礎，介紹了DSP的軟件組成和設計方法，并給出了電氣傳動系統(tǒng)中常用的算法軟件；為提高軟件開發(fā)效率，介紹了在軟件設計中常用的輔助工具；為方便讀者能快速掌握DSP在電氣傳動系統(tǒng)中的應用，給出了異步電動機和三相PWM整流器控制系統(tǒng)的設計實例，并簡要介紹了基于TMS320F2812 DSP的軟件設計方法。    本書可供電力電子及電氣傳動、自動化和電氣工程等應用領域的工程技術人員和科研人員閱讀和參考，也可作為高等學校相關專業(yè)的教師、研究生和高年級本科生的參考書。

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  　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  哈佛結構    1.3.2　流水線技術    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結構　2.1　結構概述　2.2　TMS320x2xx DSP的CPU的結構  　2.2.1 CPU內(nèi)部總線結構　  2.2.2　中央處理單元（CPU）的結構　2.3　存儲空間管理  　2.3.1　程序存儲器　  2.3.2　數(shù)據(jù)存儲器　  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、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　串行外部設備接口（SPI）模塊　  2.5.6　鎖相環(huán)（PLL）時鐘模塊　  2.5.7　數(shù)字I／O接口　  2.5.8　外部存儲器接口　  2.5.9　看門狗（WD）定時器模塊　2.6　系統(tǒng)配置寄存器　2.7　系統(tǒng)中斷第3章　基于TMS320x240x DSP的硬件設計　3.1　TMS320x240x DSP硬件設計概述　3.2　最小系統(tǒng)設計  　3.2.1　時鐘電路　  3.2.2　復位電路　  3.2.3　電源設計　  3.2.4　JTAG仿真口　  3.2.5　混合電壓和邏輯系統(tǒng)設計　  3.2.6　外部存儲器接口  3.3　模／數(shù)轉換器接口應用    3.3.1  電流的檢測    3.3.2　電壓的檢測  3.4　脈寬調(diào)制接口設計    3.4.1　智能功率模塊（IPM）的接口    3.4.2　2SD315A驅動模塊的接口    3.4.3　M57962L驅動模塊的接口    3.4.4　故障信號的綜合  3.5　光電編碼器接口設計  3.6　串行通信接口設計  3.7　串行外部設備接口設計  3.8　CAN總線接口設計  3.9　鍵盤顯示接口設計第4章  電氣傳動系統(tǒng)的軟件設計  4.1  電氣傳動系統(tǒng)軟件設計特點  4.2　電氣傳動系統(tǒng)軟件設計語言  　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　電氣傳動系統(tǒng)軟件設計  　4.3.1　數(shù)的定標　  4.3.2　中斷處理　  4.3.3　軟件項目文件第5章　電氣傳動系統(tǒng)的軟件輔助設計第6章　電氣傳動系統(tǒng)常用算法第7章　異步電動機矢量控制系統(tǒng)設計第8章　三相PWM整流器的設計第9章　基于TMS320F2812　DSP的矢量控制系統(tǒng)設計參考文獻

章節(jié)摘錄

　　3.中央算術邏輯單元（CALU）　　中央算術邏輯單元由CALU、32位累加器（ACC）和輸出移位器等組成。CALU主要完成算術和邏輯運算，大多數(shù)運算在一個指令周期內(nèi)完成。這些運算分為16位加法、16位減法、布爾邏輯運算和位測試、移位和旋轉等4大類。　　CALU有兩個數(shù)據(jù)輸入源，一個輸入由ACC提供，另一個輸入由乘積移位器或輸人數(shù)據(jù)移位器提供。一旦CALU完成運算后，其結果送到ACC，在ACC中可執(zhí)行移位或旋轉操作。　　ACC的輸出與輸出移位器相連，輸出移位器復制32位的ACC，可對輸出移位器中的值進行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)存儲器。在這個操作過程中，ACC的內(nèi)容不發(fā)生變化?！　≡贑ALU中有5個狀態(tài)位與Acc的操作有關，它們是符號擴展方式位（SXM）、進位位（c）、溢出方式位（OVM）、溢出標志位（OV）和測試／控制標志位（TC）?！　?.輔助寄存器算術單元　　CPU還包含一個完全獨立于CALU的輔助寄存器算術單元（ARAU）。ARAu的主要功能是完成與CALU并行操作的8個輔助寄存器AR0～AR7的算術運算。其結構如圖2-4所示。

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