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DSP的串行通信在变频调速系统中的应用

发布时间:2008/8/30 0:00:00 访问次数:567

  随着电力电子技术的不断发展和微处理技术尤其是数字信号处理器(dsp)的出现,基于数字控制的现代交流调速系统可以应用复杂的控制策略,实现高速动态响应功能。在以dsp为控制核心的异步电机驱动系统中,要实现观测驱动系统在运行中的数据变量,根据需要对程序进行控制,就需要应用dsp中的串口通讯接口与上位机??控制面板或者计算机系统进行通讯。本文针对一套基于dsp的异步电机变频调速驱动系统,设计了dsp与上位机系统通讯的硬件电路,编写了通讯的汇编程序,实现了dsp与上位机的异步通讯。在调试阶段,为了方便调试,在windows环境下,在pc机上利用vb编写了通讯控制程序,实现了dsp与上位pc机的通讯。通过多种条件下的运行调试,证明通讯可靠,运行稳定。

  1 变频调速系统

  近年来交流调速领域中最活跃、发展最快的是变频调速技术,

  它是交流调速的基础和主干内容。变频调速对于提高电工作效率和工作质量以及节约能源等,都起着十分重要的作用。本文以ad公司的专用dsp芯片admc328为控制核心,实现异步电机的变频调速。

  调速系统的硬件电路分为四个主要模块:电源模块、控制器模块、功率模块以及通讯模块。

  电源模块负责为其它模块提供相应的电源。它的输入是交流220v,由主控板或其它交流电源提供;输出是三个直流电源,为逆变器提供直流300v和直流15v,为控制器部分提供直流5v。

  控制器模块的主要功能是实现空间矢量脉冲宽度调制(svpwm),对直流300v母线进行电压和电流检测,与外界通讯。

  功率模块的实质是一个10a/600v的三相逆变器,它受控于控制器输出的pwm信号,为异步电动机(im)提供三相正弦电流。

  通讯模块是变频驱动板与主控板以及uart设备通讯的通道。通讯模块是保证上位机与下位机准确快速联系的重要环节,是确保系统可靠运行的重要因素。

  变频调速系统的控制框图如图1所示。

  2 admcf328及其串口简介

  admcf328芯片是美国ad(analog devices)公司生产的一种低价位、基于dsp的单片机控制器,适合于控制交流感应电机、永磁同步电机、无刷直流电机和开关磁阻电机。它包括一个20mips的定点dsp内核和一整套电机控制外设,适于开发快速有效的电机控制器[1]。

  admcf328提供有共同步串行通讯口,支持多种串行通讯协议,并且可以在多处理器系统中直接互连各个处理器。每个串口包括五个引脚:

  sclk(串行时钟),

  rfs(接收帧同步),

  tfs(发送帧同步),

  dr(串行数据接收),

  dt(串行数据发送)。

  串口有独立的发送和接收部分,并且每个部分都有一个寄存器能把数据字从处理器移进或移出,双缓冲区技术为串口服务提供了附加时间。串口可以使用外部时钟或在内部生成时钟,频率范围宽,最小为0hz,最大为6.144mhz。串口可以支持串行字长从3位到16位的数据传输。串口还可使用可以灵活控制的帧同步信号。接收和发送一个完整的数据字之后,可以产生一个中断。

  发送数据时,由tx寄存器实现tfs信号,表明传送开始,写入tx寄存器的每个值都会被传送到内部发送移位寄存器中,然后从msb开始发送各位,每一位都是在sclk上升沿移出;接收数据时,接收到一个完整的字后,写入rx寄存器,同时产生接收中断。

  3 串行通讯接口电路

  串行通讯接口包括数据传输线dt和数据接收线dr。这样,可以通过对串口控制寄存器(sport control register)的值进行修改,来控制数据接收帧同步只对串行通信中的第一个字节有效。也就是说,将dr和rfs连在一起之后,在进行数据传输的时候,在数据传输开始的时刻,就是第一个字节的起始位到达的时刻,rfs会对其进行判断,产生一个数据接收中断,从而达到异步通信的效果。

  当需要把ttl(0v和+5v)电平转换为uart电平(-10v和+10v)时,比如说要和pc串口(rs/232)进行通讯时,就要添加一些硬件电路。如图2所示,使用了ad7306br转换电平,由图中可以看出pc串口的3(td)管脚即数据发送管理,经过ad7306br之后,电平由-10v~+10v转换到0~+5v连接到dsp串口的数据接收(dr)管脚;同理dsp串口的数据发送(dt)管脚经过ad7306br完成电平转换接到pc串口的2(rd)管脚即数据接收管脚上。在完成电

  随着电力电子技术的不断发展和微处理技术尤其是数字信号处理器(dsp)的出现,基于数字控制的现代交流调速系统可以应用复杂的控制策略,实现高速动态响应功能。在以dsp为控制核心的异步电机驱动系统中,要实现观测驱动系统在运行中的数据变量,根据需要对程序进行控制,就需要应用dsp中的串口通讯接口与上位机??控制面板或者计算机系统进行通讯。本文针对一套基于dsp的异步电机变频调速驱动系统,设计了dsp与上位机系统通讯的硬件电路,编写了通讯的汇编程序,实现了dsp与上位机的异步通讯。在调试阶段,为了方便调试,在windows环境下,在pc机上利用vb编写了通讯控制程序,实现了dsp与上位pc机的通讯。通过多种条件下的运行调试,证明通讯可靠,运行稳定。

  1 变频调速系统

  近年来交流调速领域中最活跃、发展最快的是变频调速技术,

  它是交流调速的基础和主干内容。变频调速对于提高电工作效率和工作质量以及节约能源等,都起着十分重要的作用。本文以ad公司的专用dsp芯片admc328为控制核心,实现异步电机的变频调速。

  调速系统的硬件电路分为四个主要模块:电源模块、控制器模块、功率模块以及通讯模块。

  电源模块负责为其它模块提供相应的电源。它的输入是交流220v,由主控板或其它交流电源提供;输出是三个直流电源,为逆变器提供直流300v和直流15v,为控制器部分提供直流5v。

  控制器模块的主要功能是实现空间矢量脉冲宽度调制(svpwm),对直流300v母线进行电压和电流检测,与外界通讯。

  功率模块的实质是一个10a/600v的三相逆变器,它受控于控制器输出的pwm信号,为异步电动机(im)提供三相正弦电流。

  通讯模块是变频驱动板与主控板以及uart设备通讯的通道。通讯模块是保证上位机与下位机准确快速联系的重要环节,是确保系统可靠运行的重要因素。

  变频调速系统的控制框图如图1所示。

  2 admcf328及其串口简介

  admcf328芯片是美国ad(analog devices)公司生产的一种低价位、基于dsp的单片机控制器,适合于控制交流感应电机、永磁同步电机、无刷直流电机和开关磁阻电机。它包括一个20mips的定点dsp内核和一整套电机控制外设,适于开发快速有效的电机控制器[1]。

  admcf328提供有共同步串行通讯口,支持多种串行通讯协议,并且可以在多处理器系统中直接互连各个处理器。每个串口包括五个引脚:

  sclk(串行时钟),

  rfs(接收帧同步),

  tfs(发送帧同步),

  dr(串行数据接收),

  dt(串行数据发送)。

  串口有独立的发送和接收部分,并且每个部分都有一个寄存器能把数据字从处理器移进或移出,双缓冲区技术为串口服务提供了附加时间。串口可以使用外部时钟或在内部生成时钟,频率范围宽,最小为0hz,最大为6.144mhz。串口可以支持串行字长从3位到16位的数据传输。串口还可使用可以灵活控制的帧同步信号。接收和发送一个完整的数据字之后,可以产生一个中断。

  发送数据时,由tx寄存器实现tfs信号,表明传送开始,写入tx寄存器的每个值都会被传送到内部发送移位寄存器中,然后从msb开始发送各位,每一位都是在sclk上升沿移出;接收数据时,接收到一个完整的字后,写入rx寄存器,同时产生接收中断。

  3 串行通讯接口电路

  串行通讯接口包括数据传输线dt和数据接收线dr。这样,可以通过对串口控制寄存器(sport control register)的值进行修改,来控制数据接收帧同步只对串行通信中的第一个字节有效。也就是说,将dr和rfs连在一起之后,在进行数据传输的时候,在数据传输开始的时刻,就是第一个字节的起始位到达的时刻,rfs会对其进行判断,产生一个数据接收中断,从而达到异步通信的效果。

  当需要把ttl(0v和+5v)电平转换为uart电平(-10v和+10v)时,比如说要和pc串口(rs/232)进行通讯时,就要添加一些硬件电路。如图2所示,使用了ad7306br转换电平,由图中可以看出pc串口的3(td)管脚即数据发送管理,经过ad7306br之后,电平由-10v~+10v转换到0~+5v连接到dsp串口的数据接收(dr)管脚;同理dsp串口的数据发送(dt)管脚经过ad7306br完成电平转换接到pc串口的2(rd)管脚即数据接收管脚上。在完成电

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