基于DSPIC33F的馬達(dá)控制方案

?Microchip公司的dsPIC33F系列是高性能16位數(shù)字信號控制器（DSC），采用改進(jìn)的哈佛架構(gòu)，高達(dá)40MIPS，16位數(shù)據(jù)通路，24位指令，工作電壓3.0V~3.6V，主要用在各種馬達(dá)控制如無刷DC馬達(dá)，單相和三相馬達(dá)與開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。此外也可用在UPS、逆變器、開關(guān)電源、功率因素修正以及服務(wù)器、通信設(shè)備和其他工業(yè)設(shè)備的電源管理模塊。
　　DSPIC33FJXXXMCX06A/X08A/X10A系列器件可支持多種電機(jī)的控制應(yīng)用，如無刷直流電機(jī)，單相和三相感應(yīng)電機(jī)，開關(guān)磁阻電機(jī)。dsPIC33F電機(jī)控制產(chǎn)品也非常適合于不間斷電源（UPS），逆變器，交換式電源供應(yīng)器，功率因數(shù)校正以及服務(wù)器、電信設(shè)備和其他工業(yè)設(shè)備中的電源管理模塊的控制。
　　
　　圖1 dsPIC33F系列方框圖
　　
　　圖2 Cerebot MC7馬達(dá)控制板框圖
　　DSPIC33F主要特性
　　工作范圍：
　　?最高可達(dá)40 MIPS的操作（3.0V~3.6V）：
　　-工業(yè)級溫度范圍（-40℃~85℃）
　　-擴(kuò)展級溫度范圍（-40℃~125℃）
　　?最高可達(dá)20 MIPS的操作（3.0V~3.6V）：
　　-高溫范圍（-40℃~150℃）
　　高性能DSC CPU：
　　?改進(jìn)型哈佛架構(gòu)
　　? C編譯器優(yōu)化指令集
　　? 16位寬數(shù)據(jù)總線
　　? 24位寬指令
　　?可尋址最大4M指令字的線性程序存儲(chǔ)空間
　　?可尋址最大64kB線性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
　　? 83條基本指令：多數(shù)為單字節(jié)/ 單周期指令
　　?兩個(gè)40位累加器：
　　-帶舍入和飽和選擇
　　?靈活和強(qiáng)大的尋址模式：
　　-間接尋址、模尋址和位反轉(zhuǎn)尋址
　　?軟件棧
　　16位×16位小數(shù)/整數(shù)乘法運(yùn)算
　　? 32/16位和16/16位除法運(yùn)算
　　?單周期乘法和累加運(yùn)算：
　　- DSP操作的累加器回寫
　　-雙數(shù)據(jù)取操作
　　?可將最多40 位數(shù)據(jù)左移或右移最多16 位
　　直接內(nèi)存訪問（DMA）：
　　? 8通道硬件DMA
　　? 2 kB雙端口DMA緩沖區(qū)（DMA RAM）以存儲(chǔ)通過DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)：
　　-允許CPU執(zhí)行代碼時(shí)在RAM和外 設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（不額外占用周期）
　　?大多數(shù)外設(shè)支持DMA
　　中斷控制器：
　　?中斷響應(yīng)延時(shí)5個(gè)周期
　　?最多67個(gè)可用中斷源
　　?最多五個(gè)外部中斷
　　? 7個(gè)可編程優(yōu)先級
　　?五個(gè)處理器異常響應(yīng)數(shù)字I/O：
　　?最多85個(gè)可編程數(shù)字I/O引腳
　　?最多24個(gè)引腳上具有喚醒/變化中斷功能
　　?輸出引腳可驅(qū)動(dòng)3.0V~3.6V電壓
　　? 5V容限的引腳呈漏極開路配置，最 高其有5.5V輸出，并有一個(gè)外部上拉
　　?所有I/O引腳具有4mA的電流吸入 能力
　　片上閃存和SRAM：
　　?閃存程序存儲(chǔ)器，最大256 kB
　　?數(shù)據(jù)SRAM，最高30kB（包括2kB的DMA RAM空間）
　　系統(tǒng)管理：
　　?靈活的時(shí)鐘選項(xiàng)：
　　-外部晶振，諧振器和內(nèi)部RC
　　-全集成PLL
　　-極低抖動(dòng)PLL
　　?上電定時(shí)器
　　?振蕩器啟動(dòng)定時(shí)器/穩(wěn)定器
　　?自帶RC振蕩器的看門狗定時(shí)器
　　?故障保護(hù)時(shí)鐘監(jiān)視器（FSCM）
　　?多個(gè)復(fù)位源
　　電源管理：
　　?片上2.5V穩(wěn)壓器
　　?實(shí)時(shí)時(shí)鐘源切換
　　?可快速喚醒的空閑，休眠和打盹模式定時(shí)器/捕捉/比較/PWM：
　　?定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，最多9個(gè)16位定時(shí)器：
　　-最多可以配對成4個(gè)32位定時(shí)器
　　- 1個(gè)定時(shí)器，可依靠外部32.768 kHz振蕩器用作實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）
　　-可編程的預(yù)分頻器
　　?輸入捕捉（最多八通道）：
　　-可捕捉上升沿，下降沿或上升/下降沿
　　- 16位捕捉輸入功能
　　-每路捕捉都有4字深度的FIFO緩沖
　　?輸出比較（最多八通道）：
　　- 一個(gè)或兩個(gè)16位比較模式
　　- 16位無毛刺PWM模式
　　通信模塊：
　　? 3線SPI（2個(gè)模塊）：
　　-幀支持簡單編解碼的I/O接口
　　-支持8位和16位數(shù)據(jù)
　　-支持所有串行時(shí)鐘格式和采樣模式
　　? I2C（2個(gè)模塊）：
　　- 完全支持多主從模式
　　- 7位和10位尋址
　　-總線沖突檢測和仲裁
　　-集成信號調(diào)理
　　-從地址掩碼
　　? UART（2個(gè)模塊）：
　　-檢測到地址位時(shí)產(chǎn)生中斷
　　-檢測UART錯(cuò)誤產(chǎn)生中斷
　　-檢測到啟動(dòng)位時(shí)將器件從休眠模式喚醒
　　- 4字符的發(fā)送和接收FIFO緩沖區(qū)
　　- LIN/J2602支持
　　-硬件IrDA編碼和解碼
　　-高速波特率模式
　　-使用CTS和RTS的硬件流控制
　　?增強(qiáng)型CAN（ECAN技術(shù)）2.0B
　　active版本（多達(dá)2個(gè)模塊）：
　　-多達(dá)8個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)以及32個(gè)接收緩沖區(qū)
　　- 16個(gè)接收濾波器和3個(gè)屏蔽寄存器
　　-用于診斷和總線監(jiān)視的環(huán)回模式、
　　監(jiān)聽模式和監(jiān)聽所有報(bào)文模式
　　-收到CAN報(bào)文時(shí)喚醒器件
　　-自動(dòng)處理遠(yuǎn)程傳輸請求
　　-使用DMA的 FIFO模式
　　- DeviceNet尋址支持
　　-電機(jī)控制外設(shè)：
　　?電機(jī)控制PWM（最多八通道）：
　　- 4個(gè)占空比發(fā)生器
　　-獨(dú)立或互補(bǔ)模式
　　-可編程死區(qū)時(shí)間和輸出極性
　　-邊緣或中心對齊
　　-手動(dòng)輸出優(yōu)先控制
　　-兩個(gè)故障輸入
　　- ADC轉(zhuǎn)換的觸發(fā)
　　-16位分辨率的PWM頻率（40MIPS）
　　=1220Hz邊沿對齊模式，610Hz中 心對齊模式
　　- 11位分辨率的PWM頻率
　?。?0MIPS）=39.1 kHz的邊沿對齊模式，19.55 kHz的中心對齊模式
　　?正交編碼器接口（QEI）模塊：
　　- A相、B相和檢索脈沖輸入
　　- 16位上升沿/下將沿位置計(jì)數(shù)器
　　-計(jì)數(shù)方向狀態(tài)
　　-位置測量（x2和x4）模式
　　-輸入端的可編程數(shù)字噪聲濾波器
　　-備用16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式
　　-位置計(jì)數(shù)器計(jì)滿上/下溢中斷
　　模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）：
　　?器件中最多兩個(gè)ADC模塊
　　? 10位，1.1 Msps或12位，500ksps的轉(zhuǎn)換：
　　-兩個(gè)，四個(gè)或八個(gè)同時(shí)采樣
　　-最多32個(gè)帶自動(dòng)掃描的輸入通道
　　-轉(zhuǎn)換啟動(dòng)可手動(dòng)進(jìn)行或與4個(gè)觸發(fā)
　　源中的一個(gè)同步進(jìn)行
　　-休眠模式下也可進(jìn)行轉(zhuǎn)換
　　-積分非線性誤差最大為±1 LSb
　　-微分非線性誤差最大為±1 LSb
　　CMOS閃存技術(shù)：
　　?低功耗，高速閃存技術(shù)
　　?全靜態(tài)設(shè)計(jì)
　　? 3.3V（±10％）工作電壓
　　?工業(yè)級溫度級和擴(kuò)展級級溫度
　　?低功耗
　　封裝：
　　?100引腳TQFP（14mm×14mm×1mm和12mm×12mm×1mm）
　　? 80引腳TQFP（12mm×12mm×1mm）
　　? 64引腳TQFP（10mm×10mm×1mm）
　　? 64引腳QFN（9mm×9mm×0.9mm）
　　Cerebot MC7馬達(dá)控制板
　　Cerebot MC7板是基于Microchip dsPIC 16位數(shù)字信號控制器的微控制器開發(fā)板。
　　Cerebot MC7主要是作為機(jī)電器件控制器，如，直流電機(jī)。該微控制器采用的是經(jīng)過電機(jī)控制優(yōu)化的dsPIC系列的dsPIC33FJ128MC706A。
　　Cerebot MC7具有4個(gè)半橋電路，其額定電壓在5A時(shí)為24V。每一個(gè)半橋電路都連接到dsPIC A/D轉(zhuǎn)換器，以測量閉環(huán)反饋控制的電壓和電流。這些半橋可以用來控制兩個(gè)有刷直流電機(jī)，兩個(gè)兩極步進(jìn)電機(jī)，一個(gè)直流無刷電機(jī)，一個(gè)單極步進(jìn)電機(jī)。此外，該板可用于實(shí)現(xiàn)開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制器。