基于DSP串行通信在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：介紹了基于專用dsp芯片admc328的異步電機調(diào)速系統(tǒng)中的主控部分與驅(qū)動部分之間的通訊。詳細介紹了通訊的硬件接口電路、通訊協(xié)議以及軟件實現(xiàn)方法，實現(xiàn)了利用dsp的同步串口進行異步通訊的方法，并確保通訊準(zhǔn)確可靠。實驗結(jié)果證明了其可靠性。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理器 串行異步通訊 交流調(diào)速系統(tǒng)隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和微處理技術(shù)尤其是數(shù)字信號處理器(dsp)的出現(xiàn)，基于數(shù)字控制的現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)可以應(yīng)用復(fù)雜的控制策略，實現(xiàn)高速動態(tài)響應(yīng)功能。在以dsp為控制核心的異步電機驅(qū)動系統(tǒng)中，要實時觀測驅(qū)動系統(tǒng)在運行中的數(shù)據(jù)變量，根據(jù)需要對程序進行控制，就需要應(yīng)用dsp中的串口通訊接口與上位機--控制面板或者計算機系統(tǒng)進行通訊。本文針對一套基于dsp的異步電機變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，設(shè)計了dsp與上位機系統(tǒng)通訊的硬件電路，編寫了通訊的匯編程序，實現(xiàn)了dsp與上位機的異步通訊。在調(diào)試階段，為了方便調(diào)試，在windows環(huán)境下，在pc機上利用vb編寫了通訊控制程序，實現(xiàn)了dsp與上位pc機的通訊。通過多種條件下的運行調(diào)試，證明通訊可靠，運行穩(wěn)定。1 變頻調(diào)速系統(tǒng)
近年來交流調(diào)速領(lǐng)域中最活躍、發(fā)展最快的是變頻調(diào)速技術(shù)，它是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容。變頻調(diào)速對于提高電機工作效率和工作質(zhì)量以及節(jié)約能源等，都起著十分重要的作用。本文以ad公司的專用dsp芯片admc328為控制核心，實現(xiàn)異步電機的變頻調(diào)速。
·調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路分為四個主要模塊：電源模塊、控制器模塊、功率模塊以及通訊模塊。
電源模塊負責(zé)為其它模塊提供相應(yīng)的電源。它的輸入是交流220v，由主控板或其它交流電源提供；輸出是三個直流電源，為逆變器提供直流300v和直流15v，為控制器部分提供直流5v。
控制器模塊的主要功能是實現(xiàn)空間矢量脈沖寬度調(diào)制(svpwm)，對直流300v母線進行電壓和電流檢測，與外界通訊。
功率模塊的實質(zhì)是一個10a/600v的三相逆變器，它受控于控制器輸出的pwm信號，為異步電動機(im)提供三相正弦電流。
通訊模塊是變頻驅(qū)動板與主控板以及uart設(shè)備通訊的通道。通訊模塊是保證上位機與下位機準(zhǔn)確快速聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)，是確保系統(tǒng)可靠運行的重要因素。
變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制框圖如圖1所示。2 admcf328及其串口簡介
admcf328芯片是美國ad(analog devices)公司生產(chǎn)的一種低價位、基于dsp的單片控制器，適合于控制交流感應(yīng)電機、永磁同步電機、無刷直流電機和開關(guān)磁阻電機。它包括一個20mips的定點dsp內(nèi)核和一整套電機控制外設(shè)，適于開發(fā)快速有效的電機控制器1。
admcf328提供有同步串行通訊口，支持多種串行通訊協(xié)議，并且可以在多處理器系統(tǒng)中直接互連各個處理器。每個串口包括五個引腳：
sclk (串行時鐘)，
rfs (接收幀同步)，
tfs (發(fā)送幀同步)，
dr (串行數(shù)據(jù)接收)，
dt (串行數(shù)據(jù)發(fā)送)。
串口有獨立的發(fā)送和接收部分，并且每個部分都有一個寄存器能把數(shù)據(jù)字從處理器移進或移出，雙緩沖區(qū)技術(shù)為串口服務(wù)提供了附加時間。串口可以使用外部時鐘或在內(nèi)部生成時鐘，頻率范圍寬，最小為0hz，最大為6.144mhz。串口可以支持串行字長從3位到16位的數(shù)據(jù)傳輸。串口還可使用可以靈活控制的幀同步信號。接收和發(fā)送一個完整的數(shù)據(jù)字之后，可以產(chǎn)生一個中斷。
發(fā)送數(shù)據(jù)時，由tx寄存器實現(xiàn)tfs信號，表明傳送開始，寫入tx寄存器的每個值都會被傳送到內(nèi)部發(fā)送移位寄存器中，然后從msb開始發(fā)送各位，每一位都是在sclk上升沿移出的；接收數(shù)據(jù)時，接收到一個完整的字后，寫入rx寄存器，同時產(chǎn)生接收中斷。3 串行通訊接口電路
串行通訊接口包括數(shù)據(jù)傳輸線dt和數(shù)據(jù)接收線dr。為了保證產(chǎn)生中斷，dr必須和rfs接在一起。這樣，可以通過對串口控制寄存器 sport control register 的值進行修改，來控制數(shù)據(jù)接收幀同步只對串行通信中的第一個字節(jié)有效。也就是說，將dr和rfs連在一起之后，在進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，在數(shù)據(jù)傳輸開始的時刻，就是第一個字節(jié)的起始位到達的時刻，rfs會對其進行判斷，產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)接收中斷，從而達到異步通信的效果。
當(dāng)需要把ttl(0v和+5v)電平轉(zhuǎn)換為uart電平(-10v和+10v)時，比如說要和pc串口(rs/232)進行通訊時，就要添加一些硬件電路。如圖2所示，使用了ad7306br轉(zhuǎn)換電平，由圖中可以看出pc串口的3 (td)管腳即數(shù)據(jù)發(fā)送管腳，經(jīng)過ad7306br之后，電平由-10v~+10v轉(zhuǎn)換到0~+5v連接到dsp串口的數(shù)據(jù)接收(dr)管腳；同理dsp串口的數(shù)據(jù)發(fā)送(dt)管腳經(jīng)過ad7306br完成電平轉(zhuǎn)換接到pc串口的2(rd)管腳即數(shù)據(jù)接收管腳上。在完成電平轉(zhuǎn)換之后，還要使用hcpl2630將dsp與電平轉(zhuǎn)換電路隔離。 欲知詳情，請下載word文檔 下載文檔