TMS320F2812型DSP在车辆四轮转向控制系统中的应用

1 引言

数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP), 是一种适合于数字信号处理运算的微处理器，能够实现实时快速的数字信号处理算法。通常，由一个以DSP为基础的内核，配以测量控制所需的外围功能电路，集成在单一芯片内，使芯片价格大大降低，体积缩小，结构紧凑，使用便捷，可靠性提高。因此，集成DSP芯片的多功能板是电机应用、励磁脉冲控制系统、电力保护系统的理想选择。本文采用了超拓工控的CS4U9813可编程智能多功能板作为伺服电机的控制器来实现汽车后轮转向功能，该板集成有TI公司的高性能 DSP芯片TMS320F2812。

2 TMS320F2812的结构特点[1][4]

TMS320F2812是TI公司最新推出的目前市场上最先进、功能最强大的32位定点DSP芯片。它既具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特别适用于工业自动化、电机、马达伺服控制系统。TMS320F2812芯片结构采用改进的程序与数据存储分开的哈佛结构，8级流水线作业，128位的密匙保护，几乎所有指令都在6.67ns(150MHZ)内完成,高达1MB的外部存储器接口，最多有56个独立的可编程、多用途的输入 /输出(GPIO)引脚,是实现运动控制系统的最佳选择。功能框图如图1所示，其主要性能如下:

图1 功能框图

(1) 高性能的32位中央处理器
l 主频150MHZ(时钟周期6.67ns)，低功耗(核心低压1.8V,I/O口3.3V)
l 16位×16位和32位×32位乘且累加操作以及16位×16位的两个乘且累加
l 统一的寄存器编程模式，可达4M字的线性程序地址和数据地址

(2) 片内存储器
l 8Kx16位的Flash存储器
l 1Kx16位的OTP型只读存储器
l L0和L1:两块4Kx16位的单口随机存储器(SARAM)
l HO:一块8Kx16位的单口随机存储器
l M0和M1:两块1Kx16位的单口随机存储器

(3) 时钟与系统控制
l 支持动态的改变锁相环的频率(PLL)
l 片内振荡器
l 看门狗定时器模块
l CPU级和外设级中断相结合的控制系统
(4) 丰富的外围设备
l 两个事件管理器(EVA、EVB)
l 串行外围接口(SPI)
l 两个串行通信接口(SCI),标准的UART
l 改进的控制器局域网络(ECAN)
l 多通道缓冲串行接口(MCBSP)
l 16通道12位的数模转换器(ADC)

3 四轮转向控制系统的实现