TMS320F28334伺服系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)方案解析

隨著工業(yè)、民用、軍事對(duì)自動(dòng)化的需求不斷提高，以高性能微處理器為控制策略的數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)必將成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。圍繞TI公司推出的高性能數(shù)字信號(hào)控制器TMS320F28334，重點(diǎn)介紹其在伺服系統(tǒng)中的功能及實(shí)際應(yīng)用。
　　2 器件介紹
　　2．1 TMS320F28334簡(jiǎn)介
　　TMS320F28334（以下簡(jiǎn)稱F28334）屬于F2833x系列，該系列也是TMS320C一2000系列數(shù)字信號(hào)控制器中的一員。和以前相比，該系列器件有很多性能的提升和擴(kuò)展。F2833x在繼承同類器件32位定點(diǎn)處理器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，集成有單指令（32位）IEEE754浮點(diǎn)處理單元。該器件可以執(zhí)行效率很高的C／C++程序代碼，可利用高級(jí)語(yǔ)言編寫的軟件完成系統(tǒng)控制，還可用C／C++語(yǔ)言開發(fā)程序算法。由于F2833x系列具有定點(diǎn)和浮點(diǎn)處理單元兩種結(jié)構(gòu)，因此能替代一些系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理器和控制器，這樣不但能降低開發(fā)成本，還能降低功耗。而其具有的32x32位MAC、快速中斷響應(yīng)、8級(jí)指令流水線能夠很輕松地完成復(fù)雜算法和控制，滿足系統(tǒng)應(yīng)用需要。
　　F28334的主要特性：150 MHz時(shí)鐘周期：6個(gè)通道DMA控制器；16位或32位外部接口；128 Kxl6位Flash，34 K×16位SARAM，1 K×16位一次編程RAM；8 Kxl6位引導(dǎo)ROM；超強(qiáng)的外圍控制，如EPWM，HRPWM，ECAP，EQEPI等；3個(gè)32位CPU定時(shí)器；外圍串口有：ECAN，SCI，SPI，MCBSP，I2C；16個(gè)通道的12位M/D轉(zhuǎn)換器；多種低功耗模式和多種封裝選擇等。
　　2．2 A/D轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介
　　A／D轉(zhuǎn)換器集成在F28334內(nèi)部，屬于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分，與內(nèi)部其他結(jié)構(gòu)共用系統(tǒng)時(shí)鐘，并由CPU控制。A／D轉(zhuǎn)換器有16個(gè)模擬輸入通道，可配置為2個(gè)獨(dú)立的8通道模式，也可將2個(gè)獨(dú)立的8通道配置成1個(gè)16通道模式，為EPWM模塊提供更好服務(wù)，實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的精確控制。
　　M/D轉(zhuǎn)換器的主要特性：12位精度A／D轉(zhuǎn)換器內(nèi)核，并且具有雙路采樣保持電路；同時(shí)采樣和序列采樣模式；模擬輸入電壓范圍：O～3 V；在12．5 MHz的A／D轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘下，具有6．25MS／s的采樣速率；16個(gè)結(jié)果寄存器存儲(chǔ)相應(yīng)通道的采樣結(jié)果；在“開始轉(zhuǎn)換序列”模式中具有多種觸發(fā)源：軟件立即開始、EPWM、XINT2。
　　以上特性及可變的采樣速率、低功耗模式、A/D轉(zhuǎn)換器與DMA接口等功能都是通過配置相應(yīng)的寄存器實(shí)現(xiàn)的。正是基于A/D轉(zhuǎn)換器的強(qiáng)大性能，可同時(shí)采集多達(dá)16路模擬信號(hào)，能夠組成一個(gè)采樣網(wǎng)絡(luò)，從而全面檢測(cè)和控制伺服系統(tǒng)。
　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　對(duì)于伺服系統(tǒng)，相電流采樣精度直接影響整個(gè)伺服系統(tǒng)的性能。因此采樣電路和保護(hù)電路都是圍繞電流環(huán)內(nèi)的電流值設(shè)計(jì)。F28334處理和比較采樣得到的電流，進(jìn)而輸出PWM波進(jìn)行相應(yīng)控制。系統(tǒng)框圖如圖l所示。
　　
　　從圖1可看出，電流測(cè)量信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器INA0和ECAPI進(jìn)入F28334；電流保護(hù)信號(hào)通過ECAP2和ECAP3進(jìn)入F28334；而PWM控制波從F28334的專用引腳輸出，經(jīng)光電隔離和功率驅(qū)動(dòng)電路后進(jìn)入電機(jī)。由于系統(tǒng)的變頻器采用交一直一交結(jié)構(gòu)，即有一個(gè)三相不可控整流橋和用IGBT實(shí)現(xiàn)逆變功能的逆變器組成，所以只需產(chǎn)生6路PWM控制信號(hào)。