揭秘DSP電機(jī)控制串行通信系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　在電機(jī)控制系統(tǒng)中，客戶端要通過(guò)上位機(jī)來(lái)設(shè)置電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，而被控電機(jī)也要將各種運(yùn)行狀態(tài)信息實(shí)時(shí)地傳給遠(yuǎn)程控制端客戶，串行通信由于連線少，成本低，簡(jiǎn)單可靠，被廣泛應(yīng)用。本文利用SCI串行通訊接口實(shí)現(xiàn)DSP控制器與PC機(jī)的通信連接；電機(jī)控制系統(tǒng)中還必須有數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)電路，以便于現(xiàn)場(chǎng)控制人員及時(shí)了解電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速等信息，因此利用SPI同步串行口來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP與外圍設(shè)備之間的通信就很有必要。分析了數(shù)字信號(hào)處理芯片TMS320LF2407ADSP的串行外設(shè)接口SPI，及串行通信接口SCI模塊。在電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，給出了由這2個(gè)模塊構(gòu)成的串行通信應(yīng)用實(shí)例。重點(diǎn)講述了相關(guān)的串行通信接口電路硬件設(shè)計(jì)高。

　　串行通信接口模塊的硬件電路設(shè)計(jì)

　　電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，如轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速及位置信號(hào)等由主機(jī)制定，通過(guò)RS232串行通信傳輸?shù)紻SP，DSP再將運(yùn)行結(jié)果返回給主機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程客戶端和被控電機(jī)之間的通訊。由于上位機(jī)（PC）一般都帶有RS232接口，所以我們利用上位機(jī)的串行口與下位機(jī)DSP的異步串行口SCI來(lái)進(jìn)行RS232C通信和數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被控對(duì)象的檢測(cè)和控制。TMS32OLF24O7A的串行通信接口電路如圖2所示。該電路采用了符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片ADM2O2E進(jìn)行串行通訊。ADM2O2E芯片功耗低，集成度高，+5 V供電，具有2個(gè)接收和發(fā)送通道。由于TMS320LF2407A采用+3．3 V供電，所以在ADM202E與TMS320LF2407A之間必須加電平轉(zhuǎn)換電路，本文采用了一個(gè)二極管（1N4oo7）和3個(gè)電阻進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

　　圖2 串行通信接口電路

　　該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)利用DSP的SCI串行通信接口電路實(shí)現(xiàn)了DSP控制器與上位機(jī)的通訊連接，整個(gè)接口電路簡(jiǎn)單，可靠性高。DSP控制器通過(guò)SCI串行通信接口電路，將控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)上傳給上位機(jī)供存儲(chǔ)和分析，而上位機(jī)則通過(guò)SCI串行通信接口電路將控制指令（例如起、停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、運(yùn)行速度等）發(fā)送給DSP控制器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。本試驗(yàn)系統(tǒng)的串行通信速率可變，波特率默認(rèn)值為l 9200，從l200，2400，4800，9 600，到l9 200可調(diào)。

　　SPI與MAX7219的硬件連接電路

　　MAX721 9的典型應(yīng)用電路如圖所示，它是由單片MAX7219驅(qū)動(dòng)的8位LED顯示器。通過(guò)寄存器設(shè)置讓DSP 工作在主操作模式下，MAX7219作為從片。2407A DSP 的SPISIMO，SPISTE，SPICLK分別與MAX72l9的DIN，CLK，LOAD端相連，MAX7219的DISP_l~DISP一8接8個(gè)數(shù)碼管的位選端，SEG—A~SEG—GP接7段顯示器段驅(qū)動(dòng)端及小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端。SPI通過(guò)SPICLK腳向整個(gè)通信網(wǎng)提供串行時(shí)鐘，控制著系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸；通過(guò)SPISTE腳給MAX7219提供片選信號(hào)，低電平有效；通過(guò)SPISIMO 腳把數(shù)據(jù)輸出到MAX7219的DIN腳上。電阻R 可改變LED的亮度，每段的驅(qū)動(dòng)峰值電流約為R 中電流的100倍。R 的取值不能小于10 kl2。實(shí)際使用時(shí)，可先用一只可調(diào)電阻調(diào)節(jié)亮度，達(dá)要求后用一只相同阻值的固定電阻代替即可。在這里應(yīng)注意，MAX7219的段電流正常工作范圍為l0b40 mA，當(dāng)段電流超過(guò)40 mA時(shí)，必須外加擴(kuò)流電路。