DSP在測速中的應用

儀器儀表與檢測技術(shù)《自動(dòng)化技術(shù)與應用)204年第2卷第3期Instrumentation and measurementDSP在測速中的應用高瑞昌,孫昌國(北京科技大學(xué)信息學(xué)院,北京100083摘要:DP( Digital Signal Processor)俗稱(chēng)數字信號處理器,目前被廣泛應用于許多領(lǐng)域,例如數字通信,圖象處理,電機控制等方向。本文以公司的TMs320LF2407A芯片為例,介紹了DsP在電機測速中的應用,由于T的200系列芯片內含捕獲單元和正交編碼脈沖(QFP)電路,所以可以很方便的用于電機測速和控制。關(guān)鍵詞:DSP;測速;光電馬盤(pán);TMs320F2407A中圖分類(lèi)號:TP216文獻標識碼:A文章編號:1003-724(2004)03-007103The Application of dSP in Speed EstimationGAO Rui-chang, SUN Chang-guo(University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)Abstract: The Digital Signal Processor is widely used in many fields, such as in Digital communication, Image processing, Motor control fields etcThis paper introduces the application of DSP in speed estimation on a TMS320LF2407A, It can easily be used in Motor speed estimation andcontrol, because TTs 2000 series DSP has capture units and quadrature encoder pulse( QEP)circuitKey words: DSP; Speed estimation; Photo rotary encoder: TMS320LF247A引言應引腳上即可輸入正交編碼脈沖。該電路可用于連接光電馬盤(pán)在電機的精密控制中測速單元是很重要的一個(gè)環(huán)節測速以獲得旋轉機械的位置和速率等信息,但注意此時(shí)必須禁止相單元的分辨率越高反應越快,那么對電機的控制就能達到越好應引腳上的捕獲功能。DSP芯片的功耗低,指令的執行周期短,通常在ms數量級,從而正交編碼脈沖電路的時(shí)基可由通用定時(shí)器2(或通用定時(shí)大大提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力,而且們公司的TM20系器4EVB模塊)提供,通用定時(shí)器必須設置成定向增減模式,并列DSP的體系結構專(zhuān)門(mén)為實(shí)時(shí)信號處理而設計,將實(shí)時(shí)處理能且以正交編碼脈沖電路作為時(shí)鐘源。正交編碼脈沖時(shí)兩個(gè)頻率力和控制外設功能集一身,非常適合用于控制系統,下面就以該變化且正交(相位相差90度)的脈沖,它由電機軸上的光電編碼系列的TMS30LF247A為例,介紹其在測速中的應用。器產(chǎn)生,原理如圖1,電路圖詳細內容及寄存器設置參見(jiàn)文獻[1[31[4],碼盤(pán)在電機軸上且有許多空線(xiàn)槽,可以透光,當電機2正交編碼脈沖電路(QEP)電路概述動(dòng)馬盤(pán)轉動(dòng)時(shí),如果發(fā)光二極管發(fā)出的光被檔,那么后面的在TME320UF2407A芯片上有兩個(gè)時(shí)間管理模塊(EV),每個(gè)光電eYH中國煤化工傳感器發(fā)出一個(gè)低電平EV模塊都有一個(gè)正交編碼脈沖電路,該電路使能后,在兩歌相脈沖,CNMHG光源可以透過(guò)線(xiàn)槽,那么光電傳感器感應到信號,就發(fā)出一個(gè)高電平脈沖,即(“1”),如果收稿日期:2003-10-15有兩個(gè)相鄰的發(fā)光二極管,那么就有兩個(gè)脈沖。Techniques of Automation& Applications I 71《自動(dòng)化技術(shù)與應用》2004年第23卷第3期儀器儀表與檢測技術(shù)Instrumentation and meaGPT2 dockOther clock sourceGPT2 dirFFDecoder ENGPT3 dirT3CON(4. 51GPT clock1正交編碼脈沖電路圖正交編碼脈沖電路的方向檢測邏輯決定了兩個(gè)脈沖序列中如果電機額定轉速為3000轉1分,即50轉秒,對它進(jìn)行標哪一個(gè)是先導系列。接著(zhù)它就產(chǎn)生方向信號作為通用定時(shí)器的定,0-309轉分對應0-10n,那么對應30轉1分,在0.1ms計數方向輸入,兩列正交輸入脈沖的兩個(gè)邊沿都被正交脈沖編即0.000中的采樣間隔內將有50×10000001=50個(gè)脈碼電路計數,因此,產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率是每個(gè)輸入序列的4倍,且沖,那么每個(gè)脈沖對應10050即409650=81.92把這個(gè)時(shí)鐘作為通用定時(shí)器2或者4的輸入時(shí)鐘。92=51EBh(88f表示)。圖2給出了正交編碼脈沖、增減計數方向及時(shí)鐘的波形。FFFFb了圖2正交編碼脈沖計數圖圖3脈沖計數器計數原理圖33中斷程序3DSP在測速中的具體應用本節僅給出定時(shí)器1周期中斷程序流程的框圖,關(guān)于匯編指令的用法請參考文獻[3]。3.1軸位置的確定當電機靜止時(shí),以軸上某一固定點(diǎn)為零角度,那么便可得出任一時(shí)刻軸相對它的位置如果馬盤(pán)有2線(xiàn),即有254精度分析槽,那么電機軸轉一圈,通用定時(shí)器就會(huì )計數2500×4=1000通過(guò)上面的介紹,我們得出了一種用DSP測量電機轉速和個(gè),以定時(shí)器4為例:機械角位置的方法,但是這種方法的精確度有內在的局限性,它受位置傳感器的精度和采樣周期的影響,按照上面給出的馬盤(pán)△=274CM()-74CN(-)x30為2500線(xiàn)轉,那么一轉可以給脈沖電路送入1000個(gè)脈沖,如№al—電機轉一圈產(chǎn)生的脈沖數這里為1000,這里用果定時(shí)器設置每0.lms進(jìn)入一次速度中斷處理,那么每送入脈2710h代表即100,這里要注意兩個(gè)問(wèn)題第一個(gè)是每當為沖電路一個(gè)脈沖電機轉了0.0轉專(zhuān),那么在0.lms內如果只檢360時(shí),0復位為0,使得6始終在0P與36之間變化,第二個(gè)問(wèn)測到一個(gè)脈沖,相當于測出電機轉速為60ym,那么可以看出電題是計數器最大只能計數到Fh,如果在一次采樣過(guò)程中,計機速度如果低于60mm那么這個(gè)方法檢測出的速度都認為是數器從某一值計數到了下FFh,然后從0開(kāi)始再計數到另一值,0pm,在電機速度為600ym時(shí)改方法誤差1%,還有從DSP硬例如74CM7(t-△)為FOh,而74CM()為004h,那么兩者件方面的設計也影響到測速的精度,DAP中計數器最大可容納相減的值不是我們真正需要的值,如圖3所示所以在這里要修0停3在一測油處理周期內最大能檢測到中國煤化工改一下上面的公式。同理當電機反相轉的時(shí)候也有上述問(wèn)題。0x么最大可檢測出332100mCNMH配置定時(shí)器一,使得每0.1ms產(chǎn)生一次中斷來(lái)處理電機機械以起,側中速到高速運轉的電機精位置的變化度很高,足以滿(mǎn)足工業(yè)需要,但在測量低速旋轉的電機時(shí),在3.2電機轉速測量定范圍內將失去精度,這個(gè)最大速度范圍對大多數電機從這里n2芳數靄虹mation& Applications儀器儀表與檢測技術(shù)《自動(dòng)化技術(shù)與應用》204年第23卷第3期Instrumentation and Measurement的速大小的影響。測量中精度很高,在低速測量中精度較低,但可以通過(guò)軟件修改下定時(shí)器的時(shí)基或者采用一個(gè)合適精度的馬盤(pán)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,應該在實(shí)際測量中結合這幾個(gè)影響因素適當調整這幾個(gè)參數,例如對于轉速過(guò)慢的電機,應該增大速度處理頻率,但是在一些特殊情況下,例如在采樣間隔內計數大于HFhh的情況,程計數絲取補的序應適當修改,不過(guò)對于大多數常用電機來(lái)說(shuō),上面的程序完全可以適用,而且精度非常高。T4CN7()→TCNT4=0x【+CN6參考文獻[1]劉和平,嚴利平等編.TM32F240XDSP結構、原理及應用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002A中Pus4: terrEs. puMa ka[2 Texas Instruments, Field Orientated Control of Three phaseAC-motors[ Z]. (BPRA073), December 1997[3 Texas Instruments, TMS320F/C24x DSP Controllers Reference Guide CPU and Instruction Set[ Z].(SPRU160C), June 1999到灣作[4] Texas Instruments, TMS320LF/LC240xA DSP ControllersReference Guide. System and Peripherals[ Z].(SPRU357B),December 2001[5 Texas Instruments, TMS320F240 DSP Solution for ObtainingResolver Texas Instruments, Angular Position and Speed [Z](SPRA605), February 2000. Implementation of a speed Field Oriented圖4中斷程序框圖Control of3-phase PMSM Motor using TMS320F240[ Z]. (SPRA588)9y95結束語(yǔ)作者簡(jiǎn)介;高瑞昌(1977-),男,北京科技大學(xué)模式識別與智能控制系統碩士從上面分析可以看出該方法在中速和高速運轉的電機速度究生,現從事嵌入式頓域的研究(上接第64頁(yè))把密文、打包后的密鑰和加密后的摘要一起放入建立了基于PK的電子印章系統。經(jīng)過(guò)實(shí)際運行,該方案有效一個(gè)數字信封連同印章文件發(fā)送給接收者。同時(shí)發(fā)送擁有公鑰的保證電子公文傳輸中的安全,實(shí)現了電子印章在應用中的唯的數字證書(shū)。一性,完整性和不可否認性的安全特征。該方案為電子印章應接收方:用于網(wǎng)上報稅、網(wǎng)上的電子結算、企業(yè)的網(wǎng)上年檢、網(wǎng)上簽定合首先,當打好的包到達目的地,首先應該使用接收者的私鑰同、網(wǎng)上開(kāi)發(fā)票等提供了參考價(jià)值。解密打包的密鑰。這一步將得到用于創(chuàng )建密文的加密密鑰。其次,用此隨機對稱(chēng)密鑰來(lái)解密密文,得到原始的電子公文然6參考文獻后,用發(fā)送者的公鑰解密加密后的摘要。接收者可以通過(guò)發(fā)送] Andrew Nash,等著(zhù).張玉清,等譯.公鑰基礎設施者發(fā)送的數字證書(shū)來(lái)驗證證書(shū)并提取公鑰。最后,將取得的電(PK)實(shí)現和管理電子安全M北京:清華大學(xué)出版社,200子公文通過(guò)散列算法來(lái)創(chuàng )建原始摘要,我們用明文摘要’來(lái)表2]張世永,網(wǎng)絡(luò )安全原理與應用[M].北京:科學(xué)出版社,2003最后,比較兩份摘要,如果匹配:則[3]劉世棟,等基于CA的電子印章系統設計與實(shí)現[J(1)電子公文來(lái)自發(fā)送者國防科(2)電子公文在傳輸過(guò)程中沒(méi)有被篡改空航天YH中國煤化工用[M].北京:北京航CNMHG5總結作者簡(jiǎn)介:劉楓(1981-),男,黑龍江雞西人,在校本科生,研究方向為計算機本文依據PKI的應用原理,采用FKCA的加密解密技術(shù),網(wǎng)絡(luò )安全。Tecniques of Automation Applications I 73