2 控制系统整体构成
　　全数字双闭环无刷直流电动机控制系统主要由ARM嵌入式处理器、LCD触摸屏、光电耦合电路、驱动电路、逆变电路、电流检测电路、直流无刷电机位置信号检测环节以及控制电路组成。
　　本设计中的ARM处理器为其内核为Atmel公司的ARM9系列32位CPU AT91SAM9261S，它采用5级整数流水线，主频可达300MIPS，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多种主流嵌入式操作系统，在工业控制、检测设备和仪器仪表等需要高速数字信号处理的场合运用非常广泛。

　　无刷直流电机控制系统整体框图如图3所示。当系统处在运行状态时，通过电阻给定转速信号，并经触摸屏实时显示及P、I参数设定，发出运行指令(如起动、正转、制动)。根据霍尔传感器检测到的电机位置信号控制换相，并计算电动机的转速来改变控制器的输出信号，从而调整电机的运行状态。电流检测环节主要是实现转速、电流双闭环控制和过流保护，从外部检测到的电流信号经过采样后，经放大、滤波送到A/D转换器进行模数转换，控制单元根据检测到的电流大小来调整电流调节器的输出。当出现过流故障时，电流检测电路会发出故障指示信号，送入ARM处理器进行处理。
　　3 硬件各模块设计
　　3.1 光耦隔离电路
　　控制信号一般为10～20 kHz左右的PWM波，为了减少电磁干扰对ARM处理器的影响，需采用高速光耦进行隔离、整形和电平转换。本设计采用6N137光耦，开关时间75 ns，光耦隔离电路如图4所示。

　　3.2 逆变电路
　　功率逆变电路采用三相星形全桥逆变电路，如图5所示。由6只IRF530N MOOSFET构成三相逆变桥，其中每只MOSFET功率管两端反并联一只二极管，用于续流和缓冲。低侧三只MOSFET管并联后串接一个小电阻Rs用作电流采样。

　　3.3 位置及速度检测
　　本设计中直流无刷电机位置信号的检测采用霍尔位置传感器，即无刷直流电动机自带的位置传感器，其输出侧通常采用漏极开路，所以必须在它的输出上接上相应的上拉电阻。
　　根据式1计算出两次换相间隔期间的平均角速度，然后在软件程序中换算成r/min，或直接根据△t计算出多少r/min。

　　△t一般较小，可以通过采样对PWM波计数的方式来确定△t。
　　3.4 电流检测与保护电路
　　电流检测与保护电路如图6所示。IR2130带有电流电流放大器和过流输入保护环节，可以对电流采集信号进行放大。当过电流发生时，送到过电流检测引脚的电压高于0.5 V，此时R2130内部的过电流比较器迅速翻转，逻辑故障处理单元输出低电平，六路输入信号被锁存，基于ARM的全数字双闭环无刷直流电动机控制系统设计管脚输出故障指示，故障时输出为低电平，六路输出驱动信号全为低电平，功率管进入全关断状态，使器件得到保护。欠压保护的工作过程与过流保护的工作过程类似。

　　4 控制系统软件设计
　　电机换相控制程序砑有2种设计方法，电机转速不高和电机转速较高。当电机转速不高时，换相周期较长，PWM周期远高于电机换相周期，这样可在每一个PWM周期对霍尔信号输入进行查询，判断是否需要换相，并设定一个计数器记录两次换相期间的PWM周期数用于计算转速。当电机转速较高时，两次换相期间相隔PWM周期数不多，查询换相的方法会导致换相不及时且影响转速计算，需通过中断的方法进行换相，在需要速度调节时直接通过中断接口函数读取速度值。在应用程序中加入中断响应事件消息响应函数，若中断发生，则进入中断子程序并设置相应故障参数。控制系统主程序流程图如图7所示。