DSP和CAN总线在直流电机测试系统中的应用
1.系统网络结构和TMS320F2810简介
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/195708.htm系统结网络构如图1所示。该系统主要由上位计算机及监控软件、基于PCI总线的CAN智能网络通信适配器及与其相配套的设备驱动程序（WDM）、现场控制节点单元和基于CAN现场总线其他功能模块组成。
图1系统网络结构图
TMS320F2810是TI公司的高集成高性能DSP,采用高性能静态CMOS技术,工作频率150MHz,低功耗和3.3V闪存编程电压,支持边界JTAG扫描,高性能32位CPU能进行16x16和32x32MAC运算,16x16双MAC。片内存储器有多达128Kx16闪存,128Kx16ROM,1Kx16OTPROM,L0和L1为2个4Kx16区块,每个为单存取RAM（SARAM）,H0为8x16SARAM区块,M0和M1为1Kx162个区块,每个是SARAM,引导ROM为4Kx16外接接口能连接高达1M总存储器和可编等待状态,有看门狗计时器模块,三个外接中断和三个32位CPU计时器,最高采样率为12.5MSPS,自动排序器可以提供高达16路的通道自动切换,也可以分成两个独立的8通道自动切换。F2810最多可提供16路PWM波形输出,支持SCI、SPI、MCBSP、eCAN等多种通信方式。多达56个单独编程的复接GPIO输出引脚,有先进的仿真和调试特性,工作温度从-40℃到85℃和从-40℃到125℃,F2810可用于要求严格的控制系统中[1][4]。
2.系统控制节点硬件组成
系统的控制节点硬件结构如图2所示,可以同时测试四个电机。硬件部分主要包括:电机的电流和输出脉冲（OP）信号采集和信号调理电路、PWM输出电路、复位上电电路、组合逻辑电路CPLD，CAN通信和键盘显示接口等部分。其中DSP采用的是TI公司的高集成高性能DSP芯片TMS320F2810。CAN通信部分采用了PHILIPHIS公司的集成CAN控制芯片SJA1000（CAN总线控制器）和PCA82C250（CAN总线收发器），系统中设置CAN总线的最大传输量为500Kb/s,且晶振频率定为16MHZ,CAN总线系统任意两个节点之间的最大距离为130M，此时总线定时BTR0值为00H,BTR1值定为1CH。当IMP708复位上电时,F2810控制器通过通用I/O（GPIO）口给电机加电,同时通过F2810片内的PWM模块输出占空比可调的矩形波信号控制电机的转速。电机的电流信号和输出脉冲信号经过信号调理芯片MAX472进入到F2810的片内A/D转换器,转换成数字信号供DSP处理。DSP计算出来的电流和转速值显示在液晶显示器上,同时通过CAN总线传送到上位PC机。各个节点通过键盘可以输入测试参数,包括PWM信号的占空比、转速和电流的上下限参数等，也可以通过CAN总线由上位PC机设置。
图2测试节点硬件结构图
2.1电机电流和输出脉冲信号的采集调理电路
由于所检测的电机的电流会因型号不同而差别很大,范围在几十毫安到二、三安培。本系统中,采用了美国MAXIM公司的双向精密电流传感放大器MAX471[2]。MAX471内置35mΩ的精密传感电阻,可测量的电流范围是±3A，在工作温度范围内，其精度为2%，其响应时间、速度和漂移等指标均很理想，可以适应3A以内的各种规格直流电机的电流测量。电流信号通过RS+和RS-输入到MAX471的采样电阻RSENSE上,MAX471通过一个2kΩ的输出电阻将电流转换成0～3V的电压信号,直接送到DSP的A/D转换器中。输出脉冲信号是从电机的I/O端直接输出的一串方波信号,其频率和电机的转速成正比,用于检测电机的转速。输出脉冲信号是电压信号,经电阻分压转换到0～3V内,然后经过一个电压跟随器传送到F2810的A/D输入端。
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