DSP和CAN總線在直流電機(jī)測試系統(tǒng)中的應(yīng)用
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1.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和TMS320F2810簡介
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/195708.htm系統(tǒng)結(jié)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要由上位計算機(jī)及監(jiān)控軟件、基于PCI總線的CAN智能網(wǎng)絡(luò)通信適配器及與其相配套的設(shè)備驅(qū)動程序（WDM）、現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn)單元和基于CAN現(xiàn)場總線其他功能模塊組成。
圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
TMS320F2810是TI公司的高集成高性能DSP,采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù),工作頻率150MHz,低功耗和3.3V閃存編程電壓,支持邊界JTAG掃描,高性能32位CPU能進(jìn)行16x16和32x32MAC運(yùn)算,16x16雙MAC。片內(nèi)存儲器有多達(dá)128Kx16閃存,128Kx16ROM,1Kx16OTPROM,L0和L1為2個4Kx16區(qū)塊,每個為單存取RAM（SARAM）,H0為8x16SARAM區(qū)塊,M0和M1為1Kx162個區(qū)塊,每個是SARAM,引導(dǎo)ROM為4Kx16外接接口能連接高達(dá)1M總存儲器和可編等待狀態(tài),有看門狗計時器模塊,三個外接中斷和三個32位CPU計時器,最高采樣率為12.5MSPS,自動排序器可以提供高達(dá)16路的通道自動切換,也可以分成兩個獨(dú)立的8通道自動切換。F2810最多可提供16路PWM波形輸出,支持SCI、SPI、MCBSP、eCAN等多種通信方式。多達(dá)56個單獨(dú)編程的復(fù)接GPIO輸出引腳,有先進(jìn)的仿真和調(diào)試特性,工作溫度從-40℃到85℃和從-40℃到125℃,F2810可用于要求嚴(yán)格的控制系統(tǒng)中[1][4]。
2.系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)硬件組成
系統(tǒng)的控制節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示,可以同時測試四個電機(jī)。硬件部分主要包括:電機(jī)的電流和輸出脈沖（OP）信號采集和信號調(diào)理電路、PWM輸出電路、復(fù)位上電電路、組合邏輯電路CPLD，CAN通信和鍵盤顯示接口等部分。其中DSP采用的是TI公司的高集成高性能DSP芯片TMS320F2810。CAN通信部分采用了PHILIPHIS公司的集成CAN控制芯片SJA1000（CAN總線控制器）和PCA82C250（CAN總線收發(fā)器），系統(tǒng)中設(shè)置CAN總線的最大傳輸量為500Kb/s,且晶振頻率定為16MHZ,CAN總線系統(tǒng)任意兩個節(jié)點(diǎn)之間的最大距離為130M，此時總線定時BTR0值為00H,BTR1值定為1CH。當(dāng)IMP708復(fù)位上電時,F2810控制器通過通用I/O（GPIO）口給電機(jī)加電,同時通過F2810片內(nèi)的PWM模塊輸出占空比可調(diào)的矩形波信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)的電流信號和輸出脈沖信號經(jīng)過信號調(diào)理芯片MAX472進(jìn)入到F2810的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供DSP處理。DSP計算出來的電流和轉(zhuǎn)速值顯示在液晶顯示器上,同時通過CAN總線傳送到上位PC機(jī)。各個節(jié)點(diǎn)通過鍵盤可以輸入測試參數(shù),包括PWM信號的占空比、轉(zhuǎn)速和電流的上下限參數(shù)等，也可以通過CAN總線由上位PC機(jī)設(shè)置。
圖2測試節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖
2.1電機(jī)電流和輸出脈沖信號的采集調(diào)理電路
由于所檢測的電機(jī)的電流會因型號不同而差別很大,范圍在幾十毫安到二、三安培。本系統(tǒng)中,采用了美國MAXIM公司的雙向精密電流傳感放大器MAX471[2]。MAX471內(nèi)置35mΩ的精密傳感電阻,可測量的電流范圍是±3A，在工作溫度范圍內(nèi)，其精度為2%，其響應(yīng)時間、速度和漂移等指標(biāo)均很理想，可以適應(yīng)3A以內(nèi)的各種規(guī)格直流電機(jī)的電流測量。電流信號通過RS+和RS-輸入到MAX471的采樣電阻RSENSE上,MAX471通過一個2kΩ的輸出電阻將電流轉(zhuǎn)換成0～3V的電壓信號,直接送到DSP的A/D轉(zhuǎn)換器中。輸出脈沖信號是從電機(jī)的I/O端直接輸出的一串方波信號,其頻率和電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比,用于檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速。輸出脈沖信號是電壓信號,經(jīng)電阻分壓轉(zhuǎn)換到0～3V內(nèi),然后經(jīng)過一個電壓跟隨器傳送到F2810的A/D輸入端。
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