位实时控制器

1、C2000 32 位实时控制器软件概念 | DMC 系统 | 系统注意事项 | 器件功能自 1996 年推出 TMS320F24x 系列以来，C2000 实时控制器平台一直是数字电机控制领域的业界领先者。2002 年，TI 首次推出基于 C28x DSP 引擎的 F281x 系列，成为专门针对高性能、数学密集电源电子产品控制而打造的首个 32 位架构。在 C28x 的基础上，我们创建了一系列代码兼容器件，以满足应用程序在性能、价格、外引脚及外设方面的各种需求。C2000 MCU 用于各种三相电机应用，包括 AC 伺服驱动、精密运动控制、电子动力转向、HVAC 压缩器和鼓风机、工业泵以及洗衣机和

2、电冰箱压缩器等设备。借助 C2000 的如下功能，使用 C2000 的客户均已大获成功：· 对无传感器操作和场定向控制 (FOC) 进行精确计算的一流功能· 基础软件例程的电机控制库，以及随附的理论、文档和系统示例· 高速、高精度片上模数转换器以及对速度或精度甚至更高的外部 ADC 的轻松支持 · 功能丰富的 PWM 发生器和支持任何系统电源拓扑的故障检测· 合作伙伴提供的图形模拟、系统开发和自动代码生成工具 C2000 电机控制软件概念· 最高精度和最高数字准确度· 实现最简单重用和定制的模块化库（C 源码）·

3、消除定点调节和饱和压力· 最容易针对您的自定义电机进行调优· 文档：理论、软件、系统、BOM、原理图放大· 电机控制基础软件块库（提供源码）o 转换器和评估器：Clarke、Parke、滑动模式查看器、相压计算器、通量和速度计算器及评估器、解析器计算器o 控制：信号生成、PID、BEMF 换向、空间矢量发生器o 外设驱动器：适用于不同的模式和拓扑 - ADC、PWM、编码器、传感器捕获 · 具有可变输入和可变输出的模块化结构或宏· 初始化时定义所有变量并将一个块的输出设置为下一个块的输入· 运行时调用结构或宏函数· 每个模块

4、均提供完整文档 - 包括数学和 DMC 理论DMC 系统：以增量方式连接块放大通过使用 DMC 库模块，我们逐步建立了完整的电机控制系统示例。这些系统示例已采用不同的电机类型、控制技术和反馈方法创建并且多数具有电隔离硬件验证平台。 这些系统最重要的功能是其全部采用增量编译方法，该方法允许编译增量代码区，以便开发人员可以逐步验证应用程序的每个部分。例如，在上面的无传感器 PMSM FOC 示例中，以下增量编译被内置到软件中。· 编译层 1：使用虚拟信号，验证 Inverse Park、空间矢量发生，3 相 PWM 驱动器将生成正确的 PWM 波形· 编译层 2：连接功率级，验

5、证 ADC 转换、相压计算，Clarke 和 Park 转换· 编译层 3：闭环 PID 电流控制验证· 编译层 4：滑动模式查看器和速度评估器验证· 编译层 5：闭环 PID 速度控制所有系统均随附完整的工作软件、分步用户指南、丰富的文档、抓图和硬件组装。这些白皮书包含有关设计 C2000 实时控制器的高性能驱动和电机控制方法的信息。· C2000 电机控制入门 (PDF 164 KB)· 设计高性能驱动 (PDF 193 KB)· 电机控制方法 (PDF 160 KB)数字电机控制库软件1x 系列0x 系列Piccolo 系列De

6、lfino 系列DMC 库基础 DMC 构建块和外设驱动程序SPRC080SPRC215controlSUITEcontrolSUITE返回页首DMC 系统：Piccolo 和 Delfino电机类型控制技术硬件Piccolo 低电压双轴 + PFCPiccolo 高电压单轴 + PFCDelfino 高电压单轴 + PFCPiccolo 多电机套件Piccolo 多电机套件TMDS1MTRPFCKITTMDS2MTRPFCKITTMDSHVMTRPFCKITTMDSHVMTRPFCKITDRV8312-C2-KITDRV8332-C2-KITDRV8412-C2-KITDRV8432-C2-

7、KIT无刷直流梯形含传感器(controlSUITE 1Q11)controlSUITEcontrolSUITE 1Q11梯形无传感器(controlSUITE 1Q11)controlSUITEcontrolSUITE 1Q11正弦含传感器SPRC922controlSUITE（请参见 PMSM）controlSUITE 1Q11正弦无传感器SPRC922 或controlSUITEcontrolSUITE（请参见 PMSM）controlSUITE 1Q11永久磁性FOC 含传感器controlSUITEcontrolSUITEcontrolSUITEcontrolSUITE 1Q11FO

8、C 无传感器controlSUITEcontrolSUITEcontrolSUITEcontrolSUITE 1Q11FOC 伺服编码器controlSUITE 1Q11交流感应V/f Tach/编码器controlSUITEFOC 含传感器controlSUITEcontrolSUITEFOC 无传感器controlSUITEcontrolSUITE步进步进controlSUITE刷式直流伺服controlSUITE返回页首DMC 系统：传统定点系列电机类型用途控制技术控制类型反馈软件硬件定位电流1x 系列0x 系列更新频率低电压高电压3 相 AC 感应固定或可变高速控制、工业驱动、压缩器、

9、泵标量 - V/Hz SVPWM速度控制转速计NONESPRC130SPRC19420KHzDMC1500 + eZdspFOC - 向量 SVPWM速度和扭矩控制转速计2 相电流SPRC077SPRC20720KHzDMC1500 + eZdspFOC - 向量 SVPWM速度和扭矩控制无传感器通量 + 速度评估器2 相电流SPRC078SPRC19520KHzDMC1500 + eZdsp3 相无刷直流可变速度控制、部分定位控制、风扇、压缩器、泵、油门梯形速度控制霍尔效应NONESPRC175SPRC21320KHzDMC550 + eZdspDMC1500 + eZdsp梯形速度控制无传

10、感器 BEMF直流总线单相并联SPRC176SPRC19620KHzDMC550 + eZdspDMC1500 + eZdsp3 相永久磁性精确定位、高扭矩速度控制、牵引、转向、直接驱动、机器人FOC - 向量 SVPWM速度和扭矩控制编码器2 相电流SPRC129SPRC21020KHzDMC550 + eZdspDMC1500 + eZdspFOC - 向量 SVPWM定位控制编码器2 相电流SPRC179SPRC21220KHzDMC550 + eZdspDMC1500 + eZdspFOC - 向量 SVPWM速度和扭矩控制无传感器 SMO 定位评估器2 相电流SPRC128SPRC1

11、9720KHzDMC550 + eZdspDMC1500 + eZdspFOC - 向量 SVPWM速度和扭矩控制解析器2 相电流SPRC178SPRC21120KHzDMC1500 + eZdsp步进定位和低扭矩速度控制微步进双极性定位控制无传感器离散角度评估器2 相电流SPRAAU710KHz刷式直流低端速度控制直接驱动 H 桥接器速度和定位编码器NONESPRC177SPRC21440KHz返回页首IQMath：虚拟浮点IQMath 是 C28x 系列的内建库和编译器，可让您通过选择哪些位的二进制表示数为整数 (I) 而哪些是商 (Q) 来选择您的范围（并由此选择分辨率）。通过它，您还可

12、以浮点格式编写 C 函数而不是处理定点调节，剩下的交给编译器来完成。· 减少了启动、调优和调试工作o 即时、全局或本地更改数字范围o 针对最佳分辨率和动态范围进行调节o 消除量化效果o 减少调节和饱和压力o 更好地与模拟和代码生成工具集成o 单一来源设置为在定点和浮点处理器之间移动o 轻松重用和重调新系统 实时调试· 在芯片中实施，而不是由软件调试监视器实施· 不需要 CPU 周期· RTDX 始终可用，实时调试客户退货 · 非关键调试代码暂停，而继续为对时间要求极其严格的中断提供服务 · 访问存储器和寄存器而不会停止处理器系统注意事

13、项最新的 Piccolo 系列器件包括最新的创新成就，并谨记以下目标：降低系统成本并提高系统可靠性：· 具有 POR/BOR 的片上电压监控器无需外部监控器，且其内置特性可消除所有 PWM 引脚上的启动假信号· IEC-60730 的三级时钟保护o 两个内部和可选外部振荡器o 两个看门狗和时钟失败检测电路会自动切换为备份 OSCo （如果两个内部故障器件在平稳关断后均进入跛形模式）· GPIO 包括内部数字滤波器，可减小噪声并节省外部系统成本在大多数美国以外的国家/地区，我们也看到各规范制订组织都要求将功率因数校正 (PFC) 包含在多数新的白色家电中，我们期望这

14、一点也会发展到其它行业。· 问题o 3 相反向器和电机充当非线性负载并从供应商的线路中抽取谐波电流。这些谐波电流将丢失和失真。· 解决方案o PFC 保证通过的电流波形跟随线路的电压波形，不管负载或输入条件有何变化，同时将输出直流电压调节为一个稳定值。· 模拟和 数字 PFC：o PFC 的模拟或无源实施被锁定为单个模式，对操作条件变化的反应能力有限。o 相反，有源或数字控制的 PFC 可对操作条件的变化采取行动并适应其变化，其精确度也更高，可消除电压和电流之间的任何相移，从而提高效率。o 数字 PFC 的灵活性也使开发人员可使用可能比 PFC 无源实施更复杂的

15、PFC 拓扑。· C2000 器件具有处理空间及高分辨率 ADC 和 PWM，即使通过成本最低的 Piccolo MCU，也可对无传感器 FOC 控制（及双轴 FOC）实施 PFC· 所有 Piccolo 和 Delfino 解决方案中均包含示例硬件和软件。图形模拟和代码开发Mathworks Embedded Target 和 Visual Solutions VisSim 均支持面向 C2000 MCU（并与现有 DMC 硬件无缝连接）的图形电机控制开发工具。这些工具提供：· 对 TI DMC 库及其它 TI 器件、数学和外设库的块支持· 完整 DM

16、C 系统的模拟、建模和验证· 自动调优和系数查找程序· 代码生成和目标部署· 与 TI 的集成开发环境和硬件开发工具直接相连C2000 器件功能定点DelfinoPiccoloC2000 系列F281xF280xF2823xF2833xC2834xF2802xF2803x大规模生产2003 年2005 年2008 年2008 年200920092010C28x CPU定点定点定点浮点浮点定点定点 + CLA 运算MHz15060 -100100 - 150100 - 150200 - 30040 - 60 60引脚128 - 179100176 - 179176

17、- 179176 - 25638 - 5664 - 80 闪存 (KB)128 - 25632 - 256128 - 512128 - 512016 - 6432 - 128RAM (KB)3612 - 3652 - 6852 - 68196 - 5164 - 1212 - 20预算定价13 - 15 美元3 - 13 美元13 - 14 美元14 - 16 美元9 - 16 美元1.85 - 3 美元3 - 4.50 美元返回页首微处理器架构内的DSP 性能· 40-300MHz C28x CPUo 内置 DSP 功能o 单周期 32x32 位 MAC· 控制律加速器&#

18、183; 定点和浮点· 嵌入式闪存完整外设集· 一流的 ADC 性能· 灵活的高分辨率 PWM· 高级捕获、正交编码器接口· CAN、LIN、SPI、I2C、SCI/UART、McBSP 针对实时控制进行精细调节· 优化的内核· 快速中断· 灵活的中断系统· 实时调试广泛的配置组合· 40-300MHz· 定点和浮点器件· 32-512KB 闪存· 从低于 2 美元到 20 美元· C2000 系列的软件兼容性 电机控制的主要特性C28x CPUC28x

19、32 位 DSP 是数字电机控制的首选计算引擎。· 提供最高精确度和最快吞吐量的计算密集型算法。o 基于 DMC 库的无传感器 FOC 采用 12 MIPS · 扩展性能o Delfino 系列提供单精度浮点单元o FPU 是定点内核的扩展，在内核 DMC 算法中大约提高了 50% 的周期性能 · 在 Piccolo 系列中，我们将提供可选控制律加速器 (CLA)o CLA 是具有 ADC 和 PWM 独立控制的浮点并行处理单元o 设计用于数字电源应用中的超高速、低延迟控制环路o 在发布 CLA DMC 库和系统示例的过程中，将允许内核 DMC 功能被“黑盒化并卸载”至 CLA，从而允许