基于硬件的無刷直流電機(jī)

　　圖4是電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的示意圖。通過可配置硬件資源執(zhí)行換相控制，硬件資源由PWM、硬件查尋表和硬件過流保護(hù)部分組成。集成ADC用于測(cè)量所需的模擬速度控制輸入。

　　硬件模塊的輸入控制信號(hào)為：

　　● 電機(jī)電流探測(cè)：通過模擬輸入引腳來探測(cè)和切斷電源設(shè)備，以在探測(cè)到過流狀態(tài)時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

　　● 霍爾傳感器：三個(gè)數(shù)字輸入引腳連接到電機(jī)的霍爾傳感器的輸出。這些傳感器輸入提供了轉(zhuǎn)子位置，用于改變接到功率驅(qū)動(dòng)器的PWM輸出信號(hào)來控制換相。

　　● 用戶接口控制

　　—方向控制：通過連接到開關(guān)的數(shù)字輸入來控制電機(jī)的順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn);

　　—啟停控制：通過連接到開關(guān)的數(shù)字輸入來控制電機(jī)的啟停旋轉(zhuǎn);

　　—速度命令：通過模擬輸入引腳來測(cè)量電位器上的電壓，設(shè)置所需的旋轉(zhuǎn)速度;

　　電機(jī)控制器輸出的信號(hào)即為電源設(shè)備驅(qū)動(dòng)的信號(hào)：

　　—電源設(shè)備驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)的PWM信號(hào);

　　—電源設(shè)備驅(qū)動(dòng)低壓側(cè)的PWM信號(hào)。

　　生成的PWM基準(zhǔn)信號(hào)連同三個(gè)霍爾傳感器輸入、運(yùn)動(dòng)方向和使能控制連接到硬件組合邏輯塊。該邏輯塊配置為利用PLD資源的查找表(LUT)，并創(chuàng)建6個(gè)通過GPIO連接到外部電源驅(qū)動(dòng)的PWM控制信號(hào)。圖5顯示了如何配置查找表。通過固件PI速度控制回路來調(diào)整PWM輸出的占空比。速度調(diào)整是唯一需要CPU參與的電機(jī)控制功能，然而，這對(duì)CPU的占用并不頻繁，因?yàn)樗俣瓤刂苹芈房梢砸苑浅５偷乃俾蔬\(yùn)行，并且不需要高優(yōu)先級(jí)中斷。

　　PWM控制信號(hào)到外部電源驅(qū)動(dòng)器的序列產(chǎn)生電機(jī)的換相。該P(yáng)WM配置為包括死帶，以防止在信號(hào)傳遞過程中啟用錯(cuò)誤的線圈，并產(chǎn)生不需要的直通電流。通過配置硬件捕捉的定時(shí)器來測(cè)量轉(zhuǎn)速。從霍爾傳感器的上升沿觸發(fā)計(jì)時(shí)器，轉(zhuǎn)速存儲(chǔ)在寄存器中，可以在需要時(shí)通過固件速度控制回路來讀取。