dsp的出現(xiàn)為電機控制帶來了福音，它強大的功能和高運算速度使其在電機控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。特別是隨著控制理論的發(fā)展和高性能控制的需求，一般的單片或多片微處理器不能滿足復(fù)雜而先進的控制算法時，更使得dsp成為這種應(yīng)用場合的首選器件。構(gòu)成永磁無刷直流電機控制器，除了微處理器外還需要專用門陣列組合，以及相應(yīng)的存儲器和外圍芯片，這就使得芯片數(shù)量增加，軟件復(fù)雜，價格提高。針對這個問題，美國ad和ti公司相繼研制成功了以dsp為內(nèi)核的集成電機控制芯片。這些控制器不但具有高速信號處理和數(shù)字控制功能所必需的體系結(jié)構(gòu)特點，而且有為電機控制應(yīng)用提供單片解決方案所必需的外圍設(shè)各。

　　本設(shè)計控制器選擇ti公司的tms320lf2407a dsp芯片，它為面向控制的高速dsp，內(nèi)部包含事件管理器模塊、pwm通道、adc單元和捕獲單元，可以很方便的進行速度、電壓、電流的檢測，便于控制。

　　tms320c2000系列dsp不但具有高性能的dsp內(nèi)核，配置有高速數(shù)字信號處理的結(jié)構(gòu)，而且還具有類似單片機控制的外設(shè)功能。它將數(shù)字信號處理的高速運算功能與強大的控制能力結(jié)合在一起，從而成為傳統(tǒng)的多微處理器單元（mcu）和多片設(shè)計系統(tǒng)的理想替代品。另外，該dsp的執(zhí)行速度為40mips，指令周期為25ns，提高了控制器的實時控制能力。

　　該dsp相對其他dsp芯片還有如下特點：

　　1）采用高性能靜態(tài)cm0s技術(shù)，供電電壓降為3.3v，減少控制器的功耗。

　　2）片內(nèi)高達32k字的flash程序存儲器，高達1.5k字的數(shù)據(jù)／程序ram，544字雙端口ram（drram）和2k字的單口ram（saram）。

　　3）可擴展的外部程序存儲器，總共192k字：64k字程序存儲器空間，64k字?jǐn)?shù)據(jù)存儲器空間，64k字i／0尋址空間。

　　4）高達40個可單獨編程或復(fù)用的通用輸入／輸出引腳（cp10）。

　　5）電源管理包括3種低功耗模式，并且能獨立將外設(shè)器件轉(zhuǎn)為低功耗模式。

　　dsp主要部分詳細(xì)介紹如下：

　�。�1）cpu部分 tms320lf2407a dsp為定點dsp，其cpu采用了哈佛結(jié)構(gòu)，可以同時進行數(shù)據(jù)和程序指令的讀取，從而大大加快了程序的運行速度。cpu中包含一個硬件乘法器，可在單周期內(nèi)完成16位×16位乘法指令，獲得32位精度的結(jié)果。cpu還采用了硬件堆棧，縮短了cpu的中斷處理時間。tms320lf2407a dsp的上述特點，使其性能遠遠超過了傳統(tǒng)的16位微處理器和微控制器，并且可以運行復(fù)雜的控制算法，如高階pid算法、自適應(yīng)kalman濾波算法及fet算法等。

　　（2）事件管理器（event manager） tms320lf2407a dsp具有兩個獨立的事件管理器，每個事件管理器均可以輸出pwm脈沖，直接控制電機功率驅(qū)動器。其輸人捕獲單元還具有正交編碼器接口能力，可以直接和光電碼盤相連，因此tms320lf2407a dsp極適合于電機系統(tǒng)的控制。此外，每個事件管理器還包括通用定時器（gp）、死區(qū)控制邏輯單元、捕獲／比較單元和空間矢量pwm發(fā)生器。

　　1）通用定時器。tms320lf2407a dsp共有4個通用定時器（每個事件管理器各有2個），它們可用于產(chǎn)生采樣周期，為捕獲單元和正交編碼單元提供時基，也可用作比較輸出、脈寬調(diào)制（pwm）單元及軟件定時的時基。定時器的時鐘源可以是內(nèi)部cpu時鐘，也可以是外部時鐘。每一定時器各有6種計數(shù)模式：停止／保持、單向加、連續(xù)加、定向加／減、單向加／減、連續(xù)加／減。每個定時器各帶一個比較邏輯單元，當(dāng)定時器的計數(shù)值和比較寄存器的值相等時，比較匹配發(fā)生，從而在pwm輸出引腳上產(chǎn)生pwm脈沖。另外，還可以設(shè)置控制寄存器cptcon a／b中的相應(yīng)位，選擇當(dāng)定時器計數(shù)器下溢、比較匹配或周期匹配時自動啟動片內(nèi)的a／d轉(zhuǎn)換器。

　　2）脈寬調(diào)制（pwm）單元。pwm單元實際為輸出比較單元，每個pwm輸出均對應(yīng)一個輸出比較寄存器。通用計時器的值總是與相關(guān)的比較寄存器的值進行比較，當(dāng)定時計數(shù)器的值與比較寄存器的值相等時，發(fā)生比較匹配，對應(yīng)的pwm輸出跳變。除通用比較輸出外，每個事件管理器還包含6路專門用于電機控制的pwm發(fā)生單元。其中每兩路相互關(guān)聯(lián)，通過輸出邏輯，可以控制這兩路輸出的波形相同或互補。通過死區(qū)發(fā)生單元，可以控制這兩路輸出的死區(qū)時間。

　　3）捕獲（cap）單元。捕獲單元用于高速i／0的自動管理，可以用來計算輸入信號的相位差和頻率。它監(jiān)視輸人引腳上信號的變化，記錄事件發(fā)生時的計數(shù)器值，也即記錄下所發(fā)生事件的時刻。cap模塊的工作由內(nèi)部定時器同步而不用cpu干預(yù)。當(dāng)輸入信號為周期信號時，根據(jù)捕獲單元記錄下的相鄰周期信號的時間差，即可得到該信號的頻率。同理，兩個不同信號（和不同的捕獲輸人引腳相連接）捕獲的時間差，則反映了兩者之間的相位差。tms3⒛lf2407adsp共有6個捕獲單元（每個事件管理器各有3個），每個單元各有一個兩級的fifo緩沖堆棧。

　　4）正交編碼（qep）單元。常用的位置反饋檢測元件為光電編碼器，它可以將電機角度和位移轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，其輸出