电机控制的DSP程序设计及CAN基础知识

Park
VSref VSref
SVPWM IPM模块
n
iSd
iSq
Park 变换
iS
iS
Clark 变换
ia ib
转速计算
位置信号处理
PMSM
电机控制系统程序流程图
主程序开始 20ms时间 Time20msFby=1 Y N
1.主程序 流程图
系统初始化子程序 SysInitSub()
SCI发送数据计算子程序 SciTxdDataComputeSub()
概
述
6.电机控制理论－控制策略的发展
张博士的讲座中已做了非常详细的说明了。
概
7.先修课程
模拟电路 数字电路 微机原理 单片机 自动控制原理 电力电子器件 电机拖动
述
DSP芯片简介
1.TMS320LF2407A的特征





CMOS技术，3.3V供电，最快指令周期25ns，最大主频40MHZ。 和TMS320系列DSP代码兼容。 片内程序存储器32K Flash、544字的双口RAM、2K字的单口RAM 两个事件管理模块EVA、EVB 可扩展的外部存储器：192K字 看门狗定时器模块（WDT） 10位 A/D转换器最小转换时间500ns 控制器局域网络（CAN）2.0B模块。 串行通信接口（SCI） 16位串行外设接口模块（SPI） 基于锁相环的时钟发生器 40个 I/O口 5个外部中断
设置接收代码寄存器（根据具体 情况进行设置）
设置允许中断寄存器，开放中断
总线定时寄存器设置（用于设置 CAN通讯速率）
Return
电机控制系统程序设计
CanTxdSub
3.3.CAN通信发送程序设计 在发送部分软件设计中，如果根
据状态寄存器的发送状态标志来 判断是否可以发送数据，那么当
N
允许发送吗？
电机控制系统程序设计
(3).变量命名 命名最后加Dby，例如： SpeedSetDby 转速给定变量 MotorRunStatusDby 电机运行状态变量 (4).函数命名 函数命名最后加Sub，例如： SpeedComputeSub 速度计算程序命名 ADCIntSub 中断程序命名 DSPInitSub 芯片初始化命名 1.3.程序注释 电机控制系统程序名称、公司名称、书写时间、作者、版本号、原 代码关键注释。如果程序要更改必须要写明更改原因、时间、作者 等。
CAN接收子程序 CanRxdSub()
N
转矩设定值 MotorTorqSetDby=0 Y
Sci接收子程序 SciRxdSub()
故障信号复位子程序 ErrResetSub()
SCI发送子程序 SciTxdSub()
故障复位信号标志 ErrResetFby=0
电机控制系统程序流程图
AD中断子程序开始
启动发送
Return
电机控制系统程序设计
CanRxdSub
N
总线开启否？
3.4.CAN通信接收程序设计 CAN通讯接收部分软件设计主
Y
Y
读取中断寄存器 读中断寄存器
有数据溢出吗？
要有两种方式，一种是通过
查询方式来接收数据，另外 一种是通过中断方式来接收 数据，后一种方法对于实时 性要求比较高的场合应用较 多。
SVPWM IPM模块
iSdref
-
电流PI调节
n
iSd
iSq
Park 变换
iS
iS
Clark 变换
ia ib
转速计算
位置信号处理
PMSM
概述3.DFra bibliotekP实现的电机控制系统特点
(1).DSP的高速计算能力，可以完成复杂的信号处理和控制算法，提高采 样频率，控制电力电子外围设备，在此基础上可实现电机的高性能控 制。 (2).电机控制专用DSP丰富的外围功能模块，为电机控制带来了许多的便 利。如PWM模块，可产生高分辨率的PWM波形，灵活的产生方式可减小 EMI和噪音问题，多路PWM输出可以进行多电机控制。 (3).丰富的第三方软硬件资源和开发工具可大大简化系统开发过程
电机控制系统程序设计
本电机控制系统软件采用模块化、自顶向下、逐步细化的结构化程 序设计方法。
2.系统初始化程序设计
(1).系统时钟设置、系统外设时钟设置、配置RAM块、设置数据页指针、 AD中断模式、IO模式、等待状态设置、PWM模块设置、CAN模块设 置、定时器模块设置程序。 (2).系统程序变量初始化程序。 (3).AD采样偏移量读取及处理程序。 (4).系统程序延时程序。 (5).获取电机转子的初始位置程序。
电机控制的DSP程序设计及CAN基础知识
姓 名：叶振锋
时 间：2009年3月26日
公 司：上海电驱动有限公司
主要内容




概述 DSP芯片简介 电机控制系统结构图 电机控制系统程序需求分析 电机控制系统动态结构图 电机控制系统程序流程图 电机控制系统程序设计 子程序模块设计说明 软件设计与调试注意事项 CAN基础知识
温度检测
控制系统程序需求分析
1.控制对象及输入输出量
1.1.控制对象 永磁电机 1.2.输入量 直流母线电流、直流母线电压、A相电流、C相电流、电机温度、逆 变器温度、电机转子位置信号
1.3.输出量
六路PWM信号、故障信号
2.资源需求
I/O口、AD采样端口、芯片存储器容量等等
电机控制系统程序需求分析
电机运行使能 MotorRunEnableFby=1 Y 系统故障保护子程序 SysErrProtectSub()
N
系统信号反馈子程序 SysSignalFeedbackSub() RevolveSignalReadSub() SinCosCalculateSub() Park逆变换子程序 ParkInvertSub() SVPWM子程序 SvpwmSub()
CAN模块初始化子程序 CanInitSub()
CAN发送子程序一 CanTxdOneSub()
SCI模块初始化子程序 SciInitSub()
N
100ms时间 Time100msFby=1 Y
SPI模块初始化子程序 SpiInitSub()
DC电源故障检查子程序 DcErrCheckSub()
程序变量初始化子程序 VariableInitSub()
2.AD中断程 序流程图
系统运行故障 SysRunErrFby=1 禁止中断INTM=1; 保护现场; 清除中断标志; N N 转矩设定值 MotorTorqSetDby=0 Y AD采样数据读取子程序 AdSampleReadSub() Y 转速 MotorSpeedDby>3000 N DC电源检测子程序 DcPowerCheckSub() Y MotorSpeedDby>2500 且SpeedFby=1 N 系统计时子程序 SysTimeCntSub() SpeedFby=1 SpeedFby=0
Y
旋变信号读取子程序 RevolveSignalReadSub()
SpeedFby=0 N
Y
模块故障检测子程序 IpmErrCheckSub()
封锁PWM输出信号,但 故障标志不清除.
系统故障保护子程序 SysErrProtectSub()
电机转速计算子程序 MotorSpeedCalculateSub()
3.时钟频率
晶振、系统时钟、外围时钟、PWM频率等
4.AD采样精度分析
结合硬件进行分析
5.通信说明
通信方式、通信目的。还包含波特率、数据格式等其它说明
电机控制系统结构图
VDC
iSqref
电流、转矩、速度关系
TorqSetDby
iSdref
-
电流PI调节 电流PI调节
VSqref VSdref 逆变换
DSP芯片简介
2.DSP的性能
DSP性能公式：CPU时间 = CPI × IC / 时钟频率 三个参数反映了与体系结构相关的三种技术。 (1).时钟频率反映了DSP实现技术、生产工艺和计算机组织。 (2).CPI是指令时钟数，反映了DSP实现技术、计算机指令集的结构和计 算机组织。 (3).IC是程序执行过程中所处理的指令数，反映了DSP指令集的结构和编 译术。 从目前情况来看，提高某一个参数指标，不会明显地影响其它两个指标。 这对于综合运用各种技术改进计算机系统的性能是非常有益的。
高压短路故障检查子程序 HvShortCircuitCheckSub()
启动故障清除子程序 StartErrClearSub()
CAN发送子程序二 CanTxdTwoSub()
旋变复位子程序 RevolveResetSub()
1s时间 Time1sFby=1 Y
N
开总中断 INTM=0
CAN发送子程序三 CanTxdThreeSub()
概
述
4.DSP技术在电机控制的应用情况
常用交流电机控制系统有如下几种： (1).异步电机 (2).电励磁同步电机 隐极同步机；凸极同步机 (3).永磁电机 永磁无刷直流电动机；永磁同步电动机 (4).其他特种电机 开关磁阻电机；步进电机
概
5.主要相关技术发展情况
述
(1).半导体功率器件 小型化、智能化、高频化、高效化。 (2).数字信号处理器DSP 外围功能、数据处理能力、存储器容量等发展迅速，为电机控 制系统的高性能化、智能化提供了基础。 (3).电机控制理论 电机控制策略、状态观测器、滤波器、自适应控制、无传感器控制、PWM 调制方法、死区补偿等技术的应用大大提高了电机控制系统的性能和可 靠性。
电机控制系统结构框图
本电机控制系统采用单DSP系统的架构，结构框图如下图所示。