FM31256 在高壓變頻器中的應(yīng)用

1 FM31256和TMS320F2812簡(jiǎn)介

變頻器運(yùn)行過(guò)程中，需要設(shè)置和查看相應(yīng)的參數(shù)。例如當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，須存儲(chǔ)故障時(shí)刻的相關(guān)參數(shù)，而鐵電存儲(chǔ)器FM31256 能夠很好地實(shí)現(xiàn)這些功能。

FM31256 系列包含串行非易失存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)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(jì)數(shù)器和一個(gè)串行數(shù)字標(biāo)識(shí)。FM31256 在一個(gè)封裝中通過(guò)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(gè)邏輯部件組成，第一部分是存儲(chǔ)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換和命令寫(xiě)入，數(shù)據(jù)輸出部分均具有施密特觸發(fā)器，以提高抗干擾性能;同時(shí)，SDA作為二線(xiàn)接口中的雙向信號(hào)線(xiàn)，集電極開(kāi)路輸出，可與二線(xiàn)總線(xiàn)上其他器件進(jìn)行“線(xiàn)或”。A1、A0 為器件地址選擇信號(hào)，即總線(xiàn)上可同時(shí)使用4個(gè)同類(lèi)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(hào)與1.2 V參考電壓之間的比較結(jié)果;校準(zhǔn)模式下，引腳CAL/PFO 將輸出512 Hz的方波用于時(shí)鐘校準(zhǔn)。CNT2、CNT1 是通過(guò)備份電池支持的事件計(jì)數(shù)器的兩路輸入端，通過(guò)邊沿觸發(fā)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，觸發(fā)沿由用戶(hù)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(diǎn)處理器，最高主頻150 MHz，有強(qiáng)大的操作能力和迅速的中斷響應(yīng)處理能力。片內(nèi)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(nèi)外設(shè)，有SPI、SCI、eCAN和McBSP等多個(gè)串口外圍設(shè)備，16 通道的12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，兩個(gè)事件管理器(EVA，EVB)，56 個(gè)獨(dú)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(lǐng)域應(yīng)用的外設(shè)接口，能大大簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，同時(shí)它也具有足夠的處理能力，是應(yīng)用于控制領(lǐng)域的一款高性能DSP處理器。

2 FM31256在高壓變頻器控制中的應(yīng)用

將FM31256 應(yīng)用在高壓變頻器控制裝置當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)的看門(mén)狗復(fù)位、給定參數(shù)、實(shí)時(shí)時(shí)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(jī)問(wèn)題的有效方法，看門(mén)狗的作用是必不可少的。針對(duì)控制對(duì)象，需要對(duì)輸出正弦波的頻率、幅值、過(guò)載電流值、故障進(jìn)行記錄等;將這些給定的參數(shù)及時(shí)寫(xiě)入鐵電存儲(chǔ)器FM31256 的存儲(chǔ)單元中，使之掉電后仍能保存。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，例如功率模塊和主控通信故障時(shí)，主控將發(fā)生故障的準(zhǔn)確時(shí)間、電流值、故障編碼值記錄在FM31256 的存儲(chǔ)單元中，以便系統(tǒng)查詢(xún);同時(shí)，F(xiàn)M31256 的事件計(jì)數(shù)器加1計(jì)數(shù)。同樣，利用串行標(biāo)識(shí)區(qū)可鎖定的功能，可將高壓變頻器的序列號(hào)寫(xiě)入其中，非常安全可靠。

3 硬件原理

高壓變頻器中應(yīng)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(chǔ)單元，與處理器之間采用I2C 總線(xiàn)進(jìn)行通信。

TMS320F2812帶有硬件I2C總線(xiàn)接口，所以直接接到2812的管腳SPICLKA和SPISTEA。實(shí)時(shí)時(shí)鐘在VDD掉電以后自動(dòng)切換到后備電源VBAK上。

若將SFR 的01H 單元對(duì)應(yīng)的OSCEN 位設(shè)為0，同時(shí)置00H單元的CAL 位為1，使CAL引腳輸出512 Hz的脈沖信號(hào)，則可檢測(cè)晶振工作是否正常，因?yàn)?12 Hz是晶振頻率的64 分頻。繪制PCB板時(shí)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(guò)孔，信號(hào)線(xiàn)不要穿過(guò)晶振下面;即使信號(hào)位于板內(nèi)層，也不允許信號(hào)線(xiàn)靠近X1和X2 引腳。在晶振引腳周?chē)褂媒拥乇Ｗo(hù)環(huán)，內(nèi)部或板反面使用接地保護(hù)敷銅。

4 程序設(shè)計(jì)

FM31256 按I2C 總線(xiàn)的時(shí)序和數(shù)據(jù)格式操作，其訪(fǎng)問(wèn)操作過(guò)程可描述為如下步驟：?jiǎn)?dòng)—從機(jī)地址—應(yīng)答—目標(biāo)地址—應(yīng)答—(啟動(dòng)—從機(jī)地址—應(yīng)答)—數(shù)據(jù)(單或多字節(jié))—應(yīng)答—停止(注：從機(jī)地址中包含了讀寫(xiě)命令;括號(hào)中的步驟為當(dāng)前地址讀和連續(xù)地址讀命令所特有的)。應(yīng)答脈沖發(fā)生在第8個(gè)數(shù)據(jù)位傳送之后。在這個(gè)狀態(tài)下，發(fā)送方須釋放SDA讓接收方驅(qū)動(dòng);當(dāng)接收方發(fā)出低電平時(shí)，表示正常應(yīng)答，當(dāng)發(fā)出高電平時(shí)，表示無(wú)應(yīng)答。不應(yīng)答有兩種情況：一是數(shù)據(jù)傳送出錯(cuò)，無(wú)應(yīng)答使發(fā)送方終止當(dāng)前操作，以便重新尋址;二是接收方有意不作應(yīng)答，以結(jié)束當(dāng)前操作。

在對(duì)SFR 操作時(shí)，首先發(fā)送的命令字節(jié)為“11 0 1 X A1 A0 R/W”，目標(biāo)地址為單字節(jié)范圍(00H耀18H)。FM31256的32 KB 存儲(chǔ)單元地址為0000H耀7FFFH，對(duì)其進(jìn)行操作時(shí)，首先發(fā)送的命令字節(jié)為“1 0 1 0 X A1 A0 R/W”，目標(biāo)地址長(zhǎng)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(chǔ)器具有內(nèi)部地址鎖存和自動(dòng)累加功能，當(dāng)對(duì)連續(xù)地址區(qū)進(jìn)行讀/寫(xiě)操作時(shí)，只須發(fā)送存儲(chǔ)區(qū)首地址。

以下給出2812讀寫(xiě)FM31256的子程序。

5 結(jié)語(yǔ)

將鐵電存儲(chǔ)器應(yīng)用到高壓變頻中，與DSP系統(tǒng)相結(jié)合，充分發(fā)揮了其功能，取代了傳統(tǒng)的EEPROM、NVRAM和實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，降低了成本，節(jié)約了電路板空間，又簡(jiǎn)化了軟件設(shè)計(jì)，實(shí)踐證明，F(xiàn)M31256具有良好的應(yīng)用前景。