DSP和CAN總線在直流電機測試系統中的應用
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1.系統網絡結構和TMS320F2810簡介
本文引用地址：http://www.j9360.com/article/195708.htm系統結網絡構如圖1所示。該系統主要由上位計算機及監控軟件、基于PCI總線的CAN智能網絡通信適配器及與其相配套的設備驅動程序（WDM）、現場控制節點單元和基于CAN現場總線其他功能模塊組成。
圖1系統網絡結構圖
TMS320F2810是TI公司的高集成高性能DSP,采用高性能靜態CMOS技術,工作頻率150MHz,低功耗和3.3V閃存編程電壓,支持邊界JTAG掃描,高性能32位CPU能進行16x16和32x32MAC運算,16x16雙MAC。片內存儲器有多達128Kx16閃存,128Kx16ROM,1Kx16OTPROM,L0和L1為2個4Kx16區塊,每個為單存取RAM（SARAM）,H0為8x16SARAM區塊,M0和M1為1Kx162個區塊,每個是SARAM,引導ROM為4Kx16外接接口能連接高達1M總存儲器和可編等待狀態,有看門狗計時器模塊,三個外接中斷和三個32位CPU計時器,最高采樣率為12.5MSPS,自動排序器可以提供高達16路的通道自動切換,也可以分成兩個獨立的8通道自動切換。F2810最多可提供16路PWM波形輸出,支持SCI、SPI、MCBSP、eCAN等多種通信方式。多達56個單獨編程的復接GPIO輸出引腳,有先進的仿真和調試特性,工作溫度從-40℃到85℃和從-40℃到125℃,F2810可用于要求嚴格的控制系統中[1][4]。
2.系統控制節點硬件組成
系統的控制節點硬件結構如圖2所示,可以同時測試四個電機。硬件部分主要包括:電機的電流和輸出脈沖（OP）信號采集和信號調理電路、PWM輸出電路、復位上電電路、組合邏輯電路CPLD，CAN通信和鍵盤顯示接口等部分。其中DSP采用的是TI公司的高集成高性能DSP芯片TMS320F2810。CAN通信部分采用了PHILIPHIS公司的集成CAN控制芯片SJA1000（CAN總線控制器）和PCA82C250（CAN總線收發器），系統中設置CAN總線的最大傳輸量為500Kb/s,且晶振頻率定為16MHZ,CAN總線系統任意兩個節點之間的最大距離為130M，此時總線定時BTR0值為00H,BTR1值定為1CH。當IMP708復位上電時,F2810控制器通過通用I/O（GPIO）口給電機加電,同時通過F2810片內的PWM模塊輸出占空比可調的矩形波信號控制電機的轉速。電機的電流信號和輸出脈沖信號經過信號調理芯片MAX472進入到F2810的片內A/D轉換器,轉換成數字信號供DSP處理。DSP計算出來的電流和轉速值顯示在液晶顯示器上,同時通過CAN總線傳送到上位PC機。各個節點通過鍵盤可以輸入測試參數,包括PWM信號的占空比、轉速和電流的上下限參數等，也可以通過CAN總線由上位PC機設置。
圖2測試節點硬件結構圖
2.1電機電流和輸出脈沖信號的采集調理電路
由于所檢測的電機的電流會因型號不同而差別很大,范圍在幾十毫安到二、三安培。本系統中,采用了美國MAXIM公司的雙向精密電流傳感放大器MAX471[2]。MAX471內置35mΩ的精密傳感電阻,可測量的電流范圍是±3A，在工作溫度范圍內，其精度為2%，其響應時間、速度和漂移等指標均很理想，可以適應3A以內的各種規格直流電機的電流測量。電流信號通過RS+和RS-輸入到MAX471的采樣電阻RSENSE上,MAX471通過一個2kΩ的輸出電阻將電流轉換成0～3V的電壓信號,直接送到DSP的A/D轉換器中。輸出脈沖信號是從電機的I/O端直接輸出的一串方波信號,其頻率和電機的轉速成正比,用于檢測電機的轉速。輸出脈沖信號是電壓信號,經電阻分壓轉換到0～3V內,然后經過一個電壓跟隨器傳送到F2810的A/D輸入端。
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