如图1所示，数字控制器采用DSP芯片作为主控制器，硬件上由CPU、存储器、数字I/O、PWM模块和A/D模块组成。A/D模块对电枢绕组电流进行采样；PWM模块产生6路PWM信号用于永磁无刷直流电机的换相；数字I/O口有6路信号输出，其中2路用作限幅多路切换器的不导通相选择，2路用作程控放大比较器的放大倍数选择，2路用作换相信号输出使能。数字I/o口还有2路信号输人，是程控放大比较器给数字控制器的换相信号。转速计算模块根据换相信号计算出电机的转速值；速度控制模块根据调速要求计算输出PWM的占空比；换相控制模块根据换相信号的电平跳变，进行相应的换相。

　　图1   DSP功能组成结构

　　为实现上述功能，采用了专用的控制芯片——TI公司的TMS320F2812 DSP作为控制器。TMS320F2812 DSP给设计者提供了整套的片上系统，主频高达150MHz，片内具有高达128K字的编程FLASH，集成了PWM发生模块，带有CAP捕获模块的事件管理器（EV）模块，32位定时器，12位AD采样模块，多个复用输人输出可自定义的I/O端口。

　　TMS320F2812 DSP事件管理器模块为用户提供了许多的功能与特点，包括通用（CP）定时器、全比较/PWM单元、捕获单元和正交编码脉冲（QEP）电路等。这些功能对无位置传感器控制系统都有及其重要的作用，其功能特点如表1所示。

　　表1    DSP事件管理器模块功能表

　　各个功能部分说明如下：

　　（1）通用（CP）定时器 事件管理器各有两组CP定时器。CP定时器x（x=1或2对应EVA；x=3或4对应EVB）包括：

　　1）1个16位定时器TXCNT，为增/减计数器，可以读/写。

　　2）1个16位定时器比较寄存器TxCMPR（带影子的双缓冲寄存器），可以读/写。

　　3）1个16位定时器周期寄存器TxPR（带影子的双缓冲寄存器），可以读/写。

　　4）1个16位定时器控制寄存器TXCON，可以读/写。

　　5）可选择的内部或外部输人时钟。

　　6）一个对于内部或外部输入时钟可编程的预定标因子。

　　7）控制和中断逻辑，用于4种可屏蔽中断：定时器周期中断、定时器比较中断、上溢中断和下溢中断。

　　8）1个输人方向选择引脚（TDIRx）（当选择为定向增/减计数模式后，进行增计数或减计数）。

　　CP定时器可以进行单独操作，也可与其他定时器同步操作。每个CP定时器所具有的比较寄存器可以用作比较功能和PWM波形的产生。对于每一个CP定时器，在增或增/减计数模式下都有3种连续操作模式。通过预定标因子，每个CP定时器可以使用内部或外部时钟。CP定时器可以为事件管理器的其他子模块提供时基：CP定时器1可以为所有的比较和PWM电路提供时基，而CP定时器1和CP定时器2都可以为捕获电路和正交脉冲计数操作提供时基。双缓冲的周期和比较寄存器通过可编程的变化定时器（PWM）的周期，可以得到比较/PWM脉冲的期望占空比。

　　（2）全比较单元 每个事件管理器有3个比较单元，当该比较单元使用定时器1为其提供时钟基准时，通过使用可编程的死区电路产生6个比较输出或PWM波形输出，而6个输出中的任何一个输出状态都可以单独设置。比较单元中的比较寄存器是双缓冲的，允许可编程地变换比较/PWM脉冲的占空比。EV事件管理器模块中具有全比较单元，可以输出PWM信号。比较单元都能产生相关的PWM输出，它是一个比较匹配信号，比较单元的时基由通用定时器提供。此项功能用于产生对无刷直流电机进行调制的PWM信号，而PWM信号的占空比和周期由比较寄存器和周期寄存器来决定，并根据控制寄存器输出所要求的PWM波形。

　　（3）可编程的死区发生器 死区发生器电路包括3个8位计数器和8位比较寄存器，它们可以将需要的死区幅值通过编程写人比较寄存器，以便3个比较单元的输出。通过每个比较单元的输出，可以单独使能或禁止死区的产生。死区发

　　生器电路可以为每个比较寄存器的输出信号产生2个输出（带有或不带有死区地带）。通过双缓冲ACTRx寄存器，可以根据需要设置或更改死区发生器的输出状态。

　　（4）PWM波形的产生 每个事件管理器在同一时刻可产生多达8个PWM的波形输出，通过带有可编程死区的3个全比较单元可单独产生3对（6路）输出，通过CP定时器的比较功能可产生2个单独的PWM。

　　TMS320F2812 DSP中的事件管理模块EV中有特定功能的外设寄存器，包括定时器寄存器，用于产生PWM波形的比较单元寄存器，以及捕获单元寄存器。通过对这些寄存器的设置和读取，可以控制DSP的工作状态以及输人和输出功能。EV模块可以产生中断事件，根据被设置的中断标志、中断使能寄存器和一些外设事件向CPU发出中断请求。当外设中断请求信号被CPU接受时，进入相应的中断服务子程序（ISR），以执行相应的中断操作。

　　（5）捕获单元 捕获单元为用户提供了对不同事件和变化进行记录的功能。当捕获输入引脚CAN（x＝1、2或3属于EVA；x＝4，5或6属于EVB）检测到变化时，它会将捕获到的所选择的CP定时器的当前计数值，并把该计数值存储在两级深度的FIFO堆栈中。捕获单元由3个捕获电路组成，捕获单元的特点如下：

　　1）I个16位的捕获控制寄存器CAPCONx（读/写）。

　　2）1个16位的捕获FIFO状态寄存器CAPFIFOx。

　　3）可以选择CP定时器1、2（为EVA）或CP定时器3、4（为EVB）作为时基。

　　4）3个16位的两级深度FIFO堆栈，为每个捕获单元配各1个。

　　5） 6个Ht茨输A引脚 （CAP 1 /2/3为EVA所用， CAP4/5/6为EVB所用），而每个捕获单元都有1个捕获引脚，所有捕获引脚的输人都与器件的CPU时钟同步。为了能正确地捕获到引脚上的变化，输入引脚的信号电平须保持两个时钟的上升沿。其中，输入引脚CAP1/2和CAP4/5也可以作为正交编码脉冲电路的输入引脚。

　　6）用户可指定诊测变化的方式（上升沿、下降沿或两个边沿）。

　　7）3个可屏蔽中断标志，每个捕获单元各具有1个。

　　DSP的性能和速度完全可以保证对反电动势过零点的检测与对BLDC的控制。将无位置检测所产生的过零信号经过光电隔离电路输人给DSP的CAP捕获端口，以使DSP对比较信号跳变沿进行响应，以进人DSP的捕获中断进行换相。当CAP输人引脚上的信号发生跳变时，根据使用CAP模块所采用的定时器所运行的数值会被捕获进人存储器中，此捕获值可以作为换相时间的参考。与此同时，相应的中断标志位被置位，于是过零点比较信号可以产生一个中断请求。DSP的这个功能实现了对过零点比较信号的检测。

　　（6）数模转换模块 DSP的模数转换模块（ADC）包括带内置采样保持的12位AD转换模块，多达16个的模拟输人可切换通道。DSP内部具有AD采样排序寄存器，能够决定模拟通道转换的顺序，并能够将采样得到的值存放在AD采样结果寄存器中，在程序操作时可以实时地将采样值读出。灵活的中断控制允许在不同的AD操作阶段产生中断请求。

　　（7）数字复用I/O口 DSP可以根据当前的位置信号状态输出6路PWM信号，经过隔离放大可作用在功率管逆变桥上，对无刷直流电机进行驱动。另外，DSP2812具有大量的通用、双向的数字I/o（CP10），可通过修改DSP内部的I/O配置寄存器将具有基本功能的端口复用成为数字I/0端口，以作为无位置传感器检测电路的触发、使能信号以及不导通相的选择信号。

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