在PSoC4平臺上開發(fā)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)

本文首先針對電機(jī)控制簡要介紹了Cypress最新推出的PSoC4產(chǎn)品的主要特性和兩相HB型步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制原理。然后分析了當(dāng)前主要的步進(jìn)電機(jī)商用解決方案，詳細(xì)闡述了在PSoC4平臺上開發(fā)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的方法，過程和優(yōu)勢，并給出了實用的工程和實驗結(jié)果。

1. 引言

PSoC4為Cypress在2013年推出的可編程片上系統(tǒng)PSoC（Programmable System on Chip）系列的最新產(chǎn)品，采用ARM Cortex-M0作為處理核心。PSoC4完全繼承了PSoC芯片家族本身的高度可編程的靈活性，并融合Cortex M0高性價比的處理器核架構(gòu)，使得PSoC4系列產(chǎn)品成為一個具有高度可擴(kuò)展性的處理器平臺，在性價比、功耗等方面優(yōu)勢顯著。更值得一提的是，PSoC4針對電機(jī)控制提供了完整和極具特色的片內(nèi)資源，工程師在PSoC4上開發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)時將更加直觀與快捷。

PSoC4產(chǎn)品系列目前推出的是CY8C4100和CY8C4200兩個入門級產(chǎn)品系列。本文即以CY8C4200為例，介紹如何在PSoC4上開發(fā)兩相HB型步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。

2. PSoC4架構(gòu)及片內(nèi)資源簡介

PSoC 4 是基于ARM Cortex-M0 CPU（處理器）的可編程嵌入式系統(tǒng)控制器家族，為嵌入式應(yīng)用提供了強(qiáng)大的可編程平臺。它集合了可編程模擬資源、可編程內(nèi)部互聯(lián)、用戶可編程數(shù)字邏輯、通用的固定功能外設(shè)計以及高性能的ARM Cortex-M0 CPU子系統(tǒng)。

PSoC 4系列包括以下特性：

●高性能Cortex-M0 CPU內(nèi)核

●固定功能以及可配置的數(shù)字模塊

●高度可編程的數(shù)字邏輯

●高性能模擬系統(tǒng)

●靈活可編程的內(nèi)部互連

圖1是PSoC4的系統(tǒng)框圖。限于篇幅，本文將主要概括與電機(jī)控制相關(guān)的片內(nèi)資源特性，詳細(xì)內(nèi)容可以參考Cypress網(wǎng)站上的PSoC4的數(shù)據(jù)手冊。

●高達(dá)48MHz，43 DMIPS的32位Cortex-M0 CPU，支持單周期乘法

●多達(dá)32 KB Flash及4KB SRAM內(nèi)存

●四個獨立的可支持中央對齊的TCPWM，支持互補(bǔ)的可編程死區(qū)及同步ADC操作

●兩個低功耗比較器

●兩個電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器（IDAC），可以輸出給內(nèi)部模塊，或通過GPIO輸出到外部成為可定制的用戶電流源。

●兩個支持比較器模式及SAR ADC輸入緩沖功能的運算放大器

●四個可編程數(shù)字邏輯模塊(UDB)

圖1： PSoC4芯片系統(tǒng)框圖

PSoC4在開發(fā)環(huán)境方面與PSoC家族的上一代產(chǎn)品保持一致，仍然為PSoC Creator，延續(xù)了將片內(nèi)資源抽象為模塊化Component的開發(fā)方法，控制系統(tǒng)架構(gòu)清晰具體，簡單快捷。用戶可以更多關(guān)注產(chǎn)品的功能開發(fā)，而較少的注意芯片的硬件結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。PSoC Creator的詳細(xì)信息可以在Cypress網(wǎng)站上獲得。