一種三MCU系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

片內(nèi)RAM 1024 byte

可編程輸入/輸出口 30 （P1，P2，P5，P6，P7）

串行通行口 2路

多功能定時(shí)器

AT0～TA9 10路16位

TB0～TB2 3路16位

看門狗定時(shí)器 1路12位

中斷源 23

外部中斷（INT3、INT4、INT5、INT6、INT7）

內(nèi)部中斷（TA0～TA9）（TB0～TB2）

（UART0、UART1、A/D）

中斷優(yōu)先級(jí) 7

A/D轉(zhuǎn)換 5路10位

D/A轉(zhuǎn)換 2路8位

供電電源 5V±0.5V

工作環(huán)境 -20℃±85℃

功耗 255mW(20MHz)

1.2 M37906單片微處理器[2]

M37906 單片微處理器是M7900系列16位單片機(jī)中專為三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)的微處理芯片，特別適合于三相直流無刷電機(jī)的控制，結(jié)構(gòu)封裝如圖1所示。其所有的 I/O口除了具有雙向輸入/輸出功能外還具有其它復(fù)合功能。其中DA0和DA1為D/A轉(zhuǎn)換口，可用于系統(tǒng)模擬量的輸出；AN0～AN4是A/D轉(zhuǎn)換接口，可用于模擬量的采集；WN、VN、UN和W、V、U是產(chǎn)生三相PWM控制信號(hào)的接口，可用于對(duì)三相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)；IDU、IDV、IDW為三相位置檢測(cè)口，用于三相無刷電機(jī)控制中對(duì)轉(zhuǎn)子位置的實(shí)時(shí)檢測(cè)；其余的定時(shí)器輸入、定時(shí)器輸出、串行通信接口等與普通單片機(jī)基本相同。下面著重介紹M37906處理器中三相PWM波形的生成和與此相關(guān)的定時(shí)器的工作方式。

M37906處理器內(nèi)部具有TA0～TA9和TB0～TB2共十三個(gè)16位的多功能定時(shí)器。定時(shí)器之間相互獨(dú)立，每個(gè)定時(shí)器都可以選擇其獨(dú)立的工作方式。定時(shí)器TA0～TA9有四種工作方式：

定時(shí)工作方式：定時(shí)器對(duì)內(nèi)部計(jì)數(shù)源計(jì)數(shù)。有普通、帶門控功能、帶脈沖輸出三種方式。

事件計(jì)數(shù)方式：定時(shí)器對(duì)一個(gè)外部脈沖計(jì)數(shù)，可對(duì)單相或兩相外部信號(hào)計(jì)數(shù)。

單次脈沖方式：定時(shí)器輸出一個(gè)給定寬度的脈沖信號(hào)，該方式只觸發(fā)一個(gè)，解發(fā)后停止記數(shù)。

脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式：定時(shí)器輸出給定寬度的連續(xù)脈沖。

定時(shí)器TB0～TB2有三種工作方式：

定時(shí)工作方式：定時(shí)器對(duì)內(nèi)部計(jì)數(shù)源計(jì)數(shù)。工作情況與定時(shí)器TA相同。

事件計(jì)數(shù)方式：定時(shí)器對(duì)一個(gè)外部脈沖計(jì)數(shù)，只能對(duì)單相外部脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)。

脈沖周期/脈沖寬度測(cè)量方式：定時(shí)器測(cè)量外部脈沖的周期或?qū)挾取?BR>

聯(lián)合使用定時(shí)器TA0～TA3和定時(shí)器TB0可以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)三相馬達(dá)的電壓波形。M37906內(nèi)部集成的三相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的工作方式答為三相波模式，用于實(shí)現(xiàn)三相波形的輸出。三相正相波形（U相、V相、W相）和三相負(fù)相波形（UN相、VN相、WN相），分別從P65、P65、P64、P63、P62、P61和 P60輸出，P6OUTcut/INT4作為智能模塊的故障檢測(cè)口。定時(shí)器TA3按定時(shí)方式工作，用于控制載波周期；定時(shí)器TA0～TA2按單次脈沖方式工作分別控制各輸出相。其中定時(shí)器TA0控制W和WN相，定時(shí)器TA1控制V和VN相，定時(shí)器TA2控制U和UN相。

定時(shí)器TA3用于控制三角調(diào)制波或鋸齒波的周期。當(dāng)定時(shí)器TA3記數(shù)器向下溢出時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，發(fā)出一個(gè)短脈沖使定時(shí)器TA0～TA2開始記數(shù)；同時(shí)三相輸出極性設(shè)置寄存器（00A8H）的相應(yīng)位分別觸發(fā)各自對(duì)應(yīng)的輸出極性設(shè)置翻轉(zhuǎn)觸發(fā)（toggle flipflop）器，設(shè)置其輸出的極性，觸發(fā)器的內(nèi)容在定時(shí)器TA0～TA2觸發(fā)時(shí)反向；定時(shí)器TA0～TA2在觸發(fā)極性設(shè)置翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器的同時(shí)也觸發(fā)死區(qū)時(shí)間定時(shí)器使之開始工作。此時(shí)正相和負(fù)相輸出波形并不能馬上從高電平轉(zhuǎn)到低電平，只有死區(qū)時(shí)間定時(shí)器溢出后，所發(fā)出的反向觸發(fā)信號(hào)才使輸出從高電平轉(zhuǎn)到低電平。

在輸出波形時(shí)，設(shè)置死區(qū)時(shí)間的目的是防止正向波形（U相、V相、W相）輸出低電平和負(fù)相波形（UN 相、VN相、WN相）輸出低電平時(shí)互相重疊，因?yàn)檎嗪拓?fù)相同時(shí)為低電平時(shí)會(huì)造成驅(qū)動(dòng)電路短路。M37906內(nèi)部提供了3個(gè)以單次脈沖有方式工作的八位定時(shí)器完成對(duì)死區(qū)時(shí)間的控制。它們共用一個(gè)設(shè)定死區(qū)時(shí)間的重加載寄存器，在設(shè)定死區(qū)時(shí)間寄存器（00A7H）時(shí)也同時(shí)自動(dòng)加載到共用的重加載寄存器中；每次觸發(fā)死區(qū)時(shí)間定時(shí)器時(shí)微處理器會(huì)重新加載該寄存器中的值，按選擇的記數(shù)源進(jìn)行減記數(shù)；當(dāng)記數(shù)器下溢時(shí)，記數(shù)器停止工作，等待下一次觸發(fā)。