TMS320F2812是TI公司最新推出的是32位定点DSP控制器,采用改进哈佛结构,具有高速数据处理能力。其片内集成有丰富的运动控制专用外设:PWM产生电路、SVPWM状态机、可编程死区、比较/捕获单元等。其他功能外设:A/D转换单元、SCI、SPI、CAN控制器等,适合用在高精度伺服控制领域。
Altera公司的MAX IIZ系列EPM57OZM144C7N采用MBGA封装,有144个引脚和116个用户可用I/O口,典型等价宏单元440个,DSP电压与该芯片匹配,同时提供了JTAG接口,可以进行ISP编程,逻辑处理能力强大,外围逻辑电路得以简化。
(1)电源模块。
TMS320F2812采用双电源供电,系统先给所有+3.3 V的I/O加电,再接通1.9 V的内核电源。针对这样的电源要求,选用TI公司提供的双电源供电芯片TPS767D301给DSP供电,该芯片为双路输出,一路输出恒定的3.3 V电压,另一路输出可调电压,实现DSP供电时序要求。采用TPS3823S芯片实现电源监控和手动/自动复位,监控程序运行,防止程序陷入死循环。TPS767D301电平输出电路如图2所示。
1OUT=(1+R1/R2),2OUT=3.3 V。式中,VREF=1.183 4 V。选取适当R1和R2的电阻值,就可得到可调电压。
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(2)存储器模块。
在系统开发平台上完成各种控制策略以及各种算法的数据处理中,会产生很多临时数据,如果仅由DSP片内RAM承担,会加重DSP的负担,使得系统控制精度降低,限制系统的完整运行。为满足数据存储需要,扩展一片型号为IS61LV516的SARAM,通过CPLD地址译码产生的片选信号,可以指定其作为程序存储器或数据存储器。
(3)CPLD模块。
CPLD在该开发平台中起逻辑控制作用。可以进行:1)QEP信号处理,输入为速度位置传感器提供的速度位置信号、DSP给出PWM脉宽调制信号,输出为各IGBT驱动模块的控制信号,经光耦隔离电路进入IPM。正交编码器检测到的电动机位置转速信号送至DSP,经过其内部QEP电路得到电动机的速度和方向,实现系统的反馈控制和PWM控制信号输出,从而达到转速闭环控制。2)地址译码,对DSP输出的地址信号进行地址译码,实现对F2812外围扩展芯片片选功能,选通相应的外围芯片映射至F2812内存中。3)DSP的I/O扩展,如果系统同时控制多台电机,DSP自身I/O引脚就不能满足要求,需要通过CPLD扩展。CPLD对另外电机的正交编码信号进行处理,完成正交信号的倍频、脉冲计数,同时输出计数结果,作为电机速度、位置判断依据。
(4)显示模块。
为了保障系统的可靠运行,通过DSP与CPLD的配合,设计了与LCD液晶显示接口电路,控制LCD显示以及LED指示灯的显示,实现了系统的人机接口,使得系统具有良好的人机操作界面。液晶模块选用长沙太阳人电子有限公司的SMG12864ZK标准中文字符及图形点阵型液晶显示模块,可显示128×64点阵或8个×4行汉字,DSP与LCD之间的接口电路如图3所示。