FM31256 在高壓變頻器中的應用

1 FM31256和TMS320F2812簡介

變頻器運行過程中，需要設置和查看相應的參數(shù)。例如當發(fā)生故障時，須存儲故障時刻的相關參數(shù)，而鐵電存儲器FM31256 能夠很好地實現(xiàn)這些功能。

FM31256 系列包含串行非易失存儲器、實時時鐘以及處理器伴侶，此伴侶集成了處理器監(jiān)視器、模擬比較器、非易失計數(shù)器和一個串行數(shù)字標識。FM31256 在一個封裝中通過通用接口集成了這些豐富而又截然不同的功能，雖然是單片集成電路，但由兩個邏輯部件組成，第一部分是存儲器，另一部分包含了所有其他的功能。

圖1 為FM31256 的管腳圖。其中，引腳SDA和SCL用于與CPU進行數(shù)據交換和命令寫入，數(shù)據輸出部分均具有施密特觸發(fā)器，以提高抗干擾性能;同時，SDA作為二線接口中的雙向信號線，集電極開路輸出，可與二線總線上其他器件進行“線或”。A1、A0 為器件地址選擇信號，即總線上可同時使用4個同類器件。正常模式下，引腳PFI為比較器的輸入(不可懸空)，引腳CAL/PFO 輸出引腳PFI 的輸入信號與1.2 V參考電壓之間的比較結果;校準模式下，引腳CAL/PFO 將輸出512 Hz的方波用于時鐘校準。CNT2、CNT1 是通過備份電池支持的事件計數(shù)器的兩路輸入端，通過邊沿觸發(fā)啟動計數(shù)器，觸發(fā)沿由用戶自由選擇。

TMS320F2812 是TI 公司2000 系列的新型DSP 芯片，具有32 位低功耗定點處理器，最高主頻150 MHz，有強大的操作能力和迅速的中斷響應處理能力。片內高速RAM 為18 KB，可加密Flash ROM有128 KB。片上還集成了豐富的片內外設，有SPI、SCI、eCAN和McBSP等多個串口外圍設備，16 通道的12 位模數(shù)轉換器(ADC)，兩個事件管理器(EVA，EVB)，56 個獨立的可編程、多用途通用I/O口(GPIO)。該DSP芯片集成了大量工業(yè)控制領域應用的外設接口，能大大簡化電路設計，同時它也具有足夠的處理能力，是應用于控制領域的一款高性能DSP處理器。

2 FM31256在高壓變頻器控制中的應用

將FM31256 應用在高壓變頻器控制裝置當中，實現(xiàn)主控系統(tǒng)的看門狗復位、給定參數(shù)、實時時鐘及故障記錄保存的功能。

作為一種解決微處理器因干擾而死機問題的有效方法，看門狗的作用是必不可少的。針對控制對象，需要對輸出正弦波的頻率、幅值、過載電流值、故障進行記錄等;將這些給定的參數(shù)及時寫入鐵電存儲器FM31256 的存儲單元中，使之掉電后仍能保存。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，例如功率模塊和主控通信故障時，主控將發(fā)生故障的準確時間、電流值、故障編碼值記錄在FM31256 的存儲單元中，以便系統(tǒng)查詢;同時，F(xiàn)M31256 的事件計數(shù)器加1計數(shù)。同樣，利用串行標識區(qū)可鎖定的功能，可將高壓變頻器的序列號寫入其中，非常安全可靠。

3 硬件原理

高壓變頻器中應用FM31256 的硬件接口電路如圖2 所示。從圖2 中可以看出，系統(tǒng)以TI 的TMS320F2812 作為控制器;FM31256 作為參數(shù)存儲單元，與處理器之間采用I2C 總線進行通信。

TMS320F2812帶有硬件I2C總線接口，所以直接接到2812的管腳SPICLKA和SPISTEA。實時時鐘在VDD掉電以后自動切換到后備電源VBAK上。

若將SFR 的01H 單元對應的OSCEN 位設為0，同時置00H單元的CAL 位為1，使CAL引腳輸出512 Hz的脈沖信號，則可檢測晶振工作是否正常，因為512 Hz是晶振頻率的64 分頻。繪制PCB板時須注意：X1 和X2 晶振引腳均為高阻引腳，晶振與兩引腳之間的距離盡量短，中間不要有過孔，信號線不要穿過晶振下面;即使信號位于板內層，也不允許信號線靠近X1和X2 引腳。在晶振引腳周圍使用接地保護環(huán)，內部或板反面使用接地保護敷銅。

4 程序設計

FM31256 按I2C 總線的時序和數(shù)據格式操作，其訪問操作過程可描述為如下步驟：啟動—從機地址—應答—目標地址—應答—(啟動—從機地址—應答)—數(shù)據(單或多字節(jié))—應答—停止(注：從機地址中包含了讀寫命令;括號中的步驟為當前地址讀和連續(xù)地址讀命令所特有的)。應答脈沖發(fā)生在第8個數(shù)據位傳送之后。在這個狀態(tài)下，發(fā)送方須釋放SDA讓接收方驅動;當接收方發(fā)出低電平時，表示正常應答，當發(fā)出高電平時，表示無應答。不應答有兩種情況：一是數(shù)據傳送出錯，無應答使發(fā)送方終止當前操作，以便重新尋址;二是接收方有意不作應答，以結束當前操作。

在對SFR 操作時，首先發(fā)送的命令字節(jié)為“11 0 1 X A1 A0 R/W”，目標地址為單字節(jié)范圍(00H耀18H)。FM31256的32 KB 存儲單元地址為0000H耀7FFFH，對其進行操作時，首先發(fā)送的命令字節(jié)為“1 0 1 0 X A1 A0 R/W”，目標地址長度為雙字節(jié)，即RAM區(qū)的尋址能力為0耀65 535。FM31系列存儲器具有內部地址鎖存和自動累加功能，當對連續(xù)地址區(qū)進行讀/寫操作時，只須發(fā)送存儲區(qū)首地址。

以下給出2812讀寫FM31256的子程序。

5 結語

將鐵電存儲器應用到高壓變頻中，與DSP系統(tǒng)相結合，充分發(fā)揮了其功能，取代了傳統(tǒng)的EEPROM、NVRAM和實時時鐘芯片，降低了成本，節(jié)約了電路板空間，又簡化了軟件設計，實踐證明，F(xiàn)M31256具有良好的應用前景。