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DSP芯片的选用

DSP芯片的选用
DSP芯片的选用

1 数字控制的优缺点

在IGBT模块使用中,除注意最高耐压、最大电流、最高开关频率、尖峰吸收外,还要特别注意最小关断时间、开通时间、半桥电路的死区时间,因为IGBT 可靠开通或关断都需要一定的时间,若IGBT开通短于最小开通时间又关断或关断短于最小关断时间又开通,由于尚未完成开关状态转换,IGBT工作于放大区城,长时间工作在这种状态将使IGBT的开关损耗急剧增大,易导致过热失效;对于半桥电路,若上管(或下管)尚未可靠关断就开通下管(上管),将导致半桥电路直通,过电流失效。数字控制器与模拟控制器相比较,具有可靠性高、参数调整方便、更改控制策略灵活、控制精度高、对环境因素不敏感等一系列优点,在用于IGBT模块控制时,具有下列独特优点:

1. 可严格控制最小开通、最小关断时间。

2. 可严格控制死区时间。

3. 对于码盘、位置传感器、同步信号一类数字轴

人、反馈信号,可直接使用无须变换。

4. 可以非常简单地实现SPWM控制。

5. 可将整个控制系统划分为若于个不同的工作

状态,针对不同的状态施加不同的控制策略。

6. 借助于电流传感器、比较器,可实现限流保

护,限流关断达到恒转矩控制。

7. 可进行时序滤波,进一步提高抗干扰能力。

8. 多个数字芯片可相互监视、互为看门狗。

9 强干扰环境、远距离控制可方便地采用奇偶。

校验、光电隔离、电流环等数字通信技术。

10. 可进行故障自诊断、显示。

当然,目前高档数字控制器与模拟控制器相比成本略高,这一方面由于数字控制芯片FPGA,DSP价格较高,另一方面研究阶段难以确定控制策略及所需资源,一般选择芯片及资派均留有较大余f有关。随若技术的发展,FPGA,DSP等数字控制芯片价格必将下降,对数字控制技术研究的深人也将使芯片选择更准确。数字控制器的另一个缺点是存在上电程序加载时间,必须解决强电与控制电的上

电顺序问题,保证在控翻器上电并完成程序加载后才给IGBT模块上电。

2. DSP控制芯片的选择

DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器,有自己的完整指令系统,是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等,在其外围还可以连接若干存储器,并可以与一定数量的外部设备互相通信,有软、硬件的全面功能,本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计,即数据总线和地址总线分开,使程序和数据分别存储在两个分开的空间,允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令,并进行译码,这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输,因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强,速度很快,体积很小,而且采用软件编程具有高度的灵活性,因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。

FPGA是英文Field Programmable Gate Array(现场可编程门阵列)的缩写,它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物,是专用集成电路(ASIC)中集成度最高的一种。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个新概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB (Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置,以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性,使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路,FPGA既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可以毫不夸张的讲,FPGA能完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的74电路,都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木,

工程师可以通过传统的原理图输入法,或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。通过软件仿真,我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后,还可以利用FPGA的在线修改能力,随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA 来开发数字电路,可以大大缩短设计时间,减少PCB面积,提高系统的可靠性。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式,采用不同的编程方式。加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM 中,配置完成后,FPGA进入工作状态。掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA 编程器,只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可。这样,同一片FPGA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功能。因此,FPGA的使用非常灵活。可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很多,有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。

之所以选择DSP,因为ARM具有比较强的事务管理功能,可以用来跑界面以及应用程序等,其优势主要体现在控制方面,而DSP主要是用来计算的,比如进行加密解密、调制解调等,优势是强大的数据处理能力和较高的运行速度。FPGA 可以用VHDL或verilogHDL来编程,灵活性强,由于能够进行编程、除错、再编程和重复操作,因此可以充分地进行设计开发和验证。

3.3564K024B CS电机的介绍

3564K024B CS如图所示为直流无刷伺服电机(以下简称“无刷电机”,同时,本文所有提及的所有电机均属直流电机)、用以定位的高分辨率编码器、运动控制器集成一体的伺服控制单元。3564K024B CS为无刷电机与驱动一体化的伺服控制单元,同时集成高分辨率编码器用以定位。驱动部分基于高能DSP开发,可对电机进行调速与定位的编程控制。

1.13564K024BCS电机

1.产品功能如下:

调速:范围5~12 000rpm。同步性优异且转矩波动极低,PI精确控制;

1)曲线调速:支持斜线、三角形和梯形等曲线调速,支持软启动与减速控制;2)定位:PID精确控制,分辨率达1/3 000 圈;

3)参考信号与定位、限位开关:控制过程中可随时定义与获取;

4)扩展工作模式,包括:步进模式、模拟信号定位模式、纯功放模式、电子齿轮(减速电机)模式、外加增量式编码器的双闭环模式等等;

5)转矩控制:通过调节限流值实现;

6)配置参数可写入;

7)运动控制程序(以下简称“运动程序”)可写入和单机运行。

2.各输入/输出端的功能如下:

1)模拟输入端(AnIn或称为连接端1,褐色):支持模拟电压或PWM信号。也可作为数字或参考信号输入端,还可接入频率信号或增量式编码器信号。

2)故障输出端(Fault 或称为连接端2,白色):集电极开路结构,也可设为转向控制端、数字或参考信号输入端、脉冲或数字输出端;

3)一个附加的数字输入端(3.In 或称为连接端3,红色);

4)用于连接计算机或其它上位机的RS232串口,波特率上至115 000。控制与编程使用结构简单、功能丰富的ASCII码指令集。

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