【正文】 減小了控制器的功耗；40MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到25ns（40MHZ ） ，從而提高了控制器的實時控制能力。? 基于TMS320C2xx DSP的CPU 核保證了TMS320LF240x系列DSP代碼和TMS320C2xx 系列DSP代碼兼容。? 片內(nèi)高達32K字的FLASH程序存儲器， 字的數(shù)據(jù)/ 程序RAM，544字雙口RAM（DARAM）和2K字的單口RAM （SARAM） 。? 兩個事件管理器模塊EVA和EVB，每個包括：兩個16位通用定時器；8個16位的脈寬調(diào)制（PWM）通道。它們能夠?qū)崿F(xiàn)：三相反相器控制； PWM對稱和非對稱波形；當外部引腳 出現(xiàn)低電平時快速關(guān)閉PWM通道；可PDINTx編程的PWM死區(qū)控制可以防止上下橋臂同時輸出觸發(fā)脈沖； 3個捕獲單元；片內(nèi)光電編碼器接口電路；16通道A/D轉(zhuǎn)換器。事件管理器模塊適用于控制交流感應(yīng)電機、無刷直流電機、開關(guān)磁阻電機、步進電機、多級電機和逆變器。? 總共可擴展192K字的外部存儲器：64K字程序存儲器；64K字數(shù)據(jù)存儲器；64K字I/O尋址空間。? 看門狗定時器模塊（WDT） 。? 10位A/D轉(zhuǎn)換器最小轉(zhuǎn)換時間為500ns，可選擇由兩個事件管理器來觸發(fā)兩個8通道輸入A/D轉(zhuǎn)換器或一個16通道輸入的A/D轉(zhuǎn)換器。? 控制器局域網(wǎng)（CAN）。? 串行通信接口（SCI ） 。? 16位的串行外設(shè)接口模塊（SPI） 。? 基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器。? 高達40個可單獨編程或復(fù)用的通用輸入/輸出引腳（ GPIO） 。? 5個外部中斷（電機驅(qū)動保護、復(fù)位和兩個可屏蔽中斷） 。? 電源管理包括3種低功耗模式，并且能獨立將外設(shè)器件轉(zhuǎn)入低功耗模式。 TMS320LF2407A 外圍電路設(shè)計由于TMS320LF2407A內(nèi)部集成有PWM 產(chǎn)生模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等數(shù)字控制必備外設(shè)，因此，大大簡化了其外圍硬件電路的設(shè)計。其外圍電路主要包括供電電路、時鐘電路、存儲器接口電路等。 供電電路TMS320LF2407A的供電電路主要完成兩個功能：（1）為數(shù)字控制板提供 、+5V、 的供電電源。 供電的低功耗芯片，為了+?保證DSP芯片電源的穩(wěn)定與準確，控制板上使用TPS7333 將＋5V 的電壓轉(zhuǎn)換成＋。 的電源則是為控制板上使用的DA轉(zhuǎn)換芯片供電。5V?（2）滿足TMS320LF2407A 上電復(fù)位的時序。TMS320LF2407A要求其復(fù)位腳 在RS輸入時鐘產(chǎn)生后至少保持8個輸入時鐘周期的低電平，即輸入頻率為20MHZ 時，信號要保持至少850ns＝400ns的低電平。一般為了保證上電復(fù)位的可靠性，RS信號要延時100ms～200ms。TPS7333的 腳在上電時產(chǎn)生200ms的延時，REST正好滿足TMS320LF2407A 上電復(fù)位的時序要求。將TPS7333的 信號直接與ESTDSP的 連接即可完成DSP的上電復(fù)位。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 14Dec2022 Sheet of File: E:\protelpicture\mydesigns\ By:GND1EN2 IN3IN4 RESET 8SENSE 7OUT 5OUT 6U2 TPS7333 RSTR1250KVCC VCCC210uF+5V +5VZ11N4733C2847UFR71/1W+5V+5Z21N4744C2947UFR81/1W+15VR91/1WZ31N4744 C3047uF15V+15 15 TMS320LF2407A 供電電路原理圖 時鐘電路時鐘電路主要用來為DSP芯片提供系統(tǒng)時鐘。為DSP提供時鐘一般有兩種方法。一種是利用DSP芯片內(nèi)部提供的晶振電路，在DSP芯片的XTAL1/CLKIN 和XTAL2之間連接一晶體可啟動內(nèi)部振蕩器，（a）所示。另一種方法是將外部時鐘源直接輸入XTAL1/CLKIN引腳，XTAL2 懸空。采用封裝好的晶體振蕩器，這種方法使用方便，因而得到廣泛的應(yīng)用。（b）所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 17Dec2022 Sheet of File: E:\protelpicture\mydesigns\ Drawn By:VCC12 34CRYSTAL XTAL1/CLKIN（a） 內(nèi)部振蕩電路 （b）晶體振蕩電路本文設(shè)計的TMS320LF2407A控制電路采用第二種時鐘電路，外接20MHZ時鐘源，通過DSP內(nèi)部鎖相環(huán)把頻率升高到40MHZ 作為DSP工作的主頻。 存儲器接口電路TMS320LF2407A片內(nèi)有32K 程序FLASH ，基本可以滿足一般應(yīng)用的存儲空間要求。由于控制算法中用到大量數(shù)據(jù)，以及為了延長FLASH的使用壽命，在系統(tǒng)調(diào)試時在片外擴展了兩片RAM，一片用作程序存儲器，一片用作數(shù)據(jù)存儲器。在設(shè)計存儲器接口時主要考慮存儲器速度，為了滿足無等待周期存取數(shù)據(jù)，存儲器的速度必須小于25ns。這里使用IDT71V016，其速度小于20ns ，無須在DSP與外部存儲器之間加入等待周期。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBA TitleNumber RevisionSizeBDate: 17Dec2022 Sheet of File: E:\protelpicture\mydesigns\ By:DSPSW/RA[0..15]D[0..15]WEVCC A32A23 A14 A05CS6I/O0 7I/O1 8I/O2 9I/O3 10Vdd11Vss 12I/O4 13I/O5 14I/O6 15I/O7 16WE17 A1518 A1419 A1320 A1221NC 22NC 23A1124 A1025 A926 A827NC 28I/O8 29I/O9 30I/O10 31I/O11 32Vdd33Vss 34I/O12 35I/O13 36I/O14 37I/O15 38BLE39 BHE40OE41A742 A643 A544U10IDT71V016A41 A32 A23A14 A05CS6I/O0 7I/O1 8I/O2 9I/O3 10Vdd11Vss 12I/O4 13I/O5 14I/O6 15I/O7 16WE17 A1518 A1419 A1320 A1221NC 22NC 23A1124 A1025 A926 A827NC 28I/O8 29I/O9 30I/O10 31I/O11 32Vdd33Vss 34I/O12 35I/O13 36I/O14 37I/O15 38BLE39 BHE40OE41A742 A643 A544U11IDT71V016VCCA4A3A2A1A0A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15A4A3A2A1A0A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15192。180。212。211。218。DSP192。180。212。211。218。DSPA[0..15]D[0..15]PSWEW/RDSC2647uFVCC TMS320LF2407A 存儲器接口電路 本章小結(jié)本章從DSP芯片的特點出發(fā)，以DSP56F8323 和TMS320LF2407A為例，分別詳細介紹了TI和 Motorola兩個 DSP生產(chǎn)廠家的DSP產(chǎn)品。從其硬件構(gòu)成可以看出，由于DSP內(nèi)部集成了豐富的外設(shè)資源，大大簡化了硬件系統(tǒng)的設(shè)計，DSP芯片只要輔以必要的簡單電路就可以完成各種復(fù)雜的控制方案。兩個廠家的DSP無論在結(jié)構(gòu)還是性能上都有很多共同的特點，例如：都采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序空間與數(shù)據(jù)空間分開編址；有硬件乘法器，可以在一個指令周期內(nèi)完成一次乘法；支持流水線操作，取指，譯碼，執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行；有硬件堆棧，可以進行中斷處理；片內(nèi)集成有PWM模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ ADC） ，異步串行通信接口模塊（SCI ） ，同步串行通信接口模塊（ SPI） ，CAN控制器模塊等豐富外設(shè)；還具有可編程的通用輸入輸出口。但是，除了這些共同的特點之外，兩個廠家的DSP也有其獨特之處。由于DSP56F8323和TMS320LF2407A 都是16位低功耗定點 DSP，具有一定的可比性，以下就兩種DSP的特性作簡單的性能比較，見表21 。表21 DSP56F8323與TMS320LF2407A的性能比較DSP56F8323 TMS320LF2407A最大主頻 60MHZ 40MHZ供電電壓 + ＋數(shù)據(jù)總線 16位 16位數(shù)據(jù)地址總線 24位 16位內(nèi)部晶振 有 無片內(nèi)存儲器16K程序FLASH ，2K程序RAM，4K數(shù)據(jù)FLASH ， 4K數(shù)據(jù)RAM32K程序FLASH ， /數(shù)據(jù)RAM外擴存儲器接口 無 有PWM模塊? 6個PWM輸出口，可用作6路獨立PWM信號或3對互補PWM信號（可插入軟件死區(qū)） ；? 3個故障檢測口，由軟件設(shè)置故障時屏蔽的PWM通道；? 3個橋臂電流檢測口，根據(jù)檢測的電流方向，可以進行死區(qū)校正；? 6個PWM通道使用同一個計數(shù)時鐘；? 2類中斷：PWM重載中斷和故障中斷；? 通過定時器C的2通道同步啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換。? 12個PWM輸出口，只能用作6對互補PWM信號（可插入軟件死區(qū)） ；? 、 故障PDINTAPIB保護輸入腳，當 檢T測到故障時屏蔽PWM0~5，當 檢測到故障時屏I蔽PWM6~11；? PWM0~5共用一個計數(shù)時鐘，PWM6~11共用一個計數(shù)時鐘；? 5類中斷：定時器上溢中斷，定時器下溢中斷，定時器比較中斷，定時器周期中斷以及 、 產(chǎn)PDINTAPIB生的故障中斷；? 可由定時器的下溢中斷標志，周期中斷標志或比較中斷標志來啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換。表21 DSP56F8323與TMS320LF2407A的性能比較（續(xù)）DSP56F8323 TMS320LF2407A模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC ）? 12位單極性ADC，最小轉(zhuǎn)；? 8個輸入通道，可用作8路獨立的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道或4路差分輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換通道；? 2個采樣保持器，可同時進行2路轉(zhuǎn)換；? 軟件設(shè)置寄存器啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換或由定時器C2通道的同步信號啟動；? 可進行上限、下限及過零檢測；? 中斷：模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果過零，超過上限，超過下限或模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束都會產(chǎn)生中斷。? 10位單極性ADC，最小轉(zhuǎn)換時間為500ns；? 16個輸入通道，不可進行差分模數(shù)轉(zhuǎn)換；? 1個采樣保持器，同一時間只能對1路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道進行轉(zhuǎn)換；? 多個觸發(fā)源可以啟動AD轉(zhuǎn)換：軟件設(shè)置寄存器立即啟動，事件管理器有多個事件源可以啟動AD轉(zhuǎn)換（見PWM模塊說明） ，ADCSOC引腳外部啟動；? 中斷：AD轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷。通用輸入輸出口（GPIO ） 27個 41個異步串行通信接口（SCI） 2個 1個同步串行外設(shè)接口（SPI） 2個 1個CAN模塊 1個 1個封裝 64－pin LQFP 144－pin LQFP從表21 可以看出：（1）在PWM模塊的控制上，Motorola DSP比TI DSP更加靈活。其PWM輸出口可以做到6路分別控制，例如， PWM0、PWM1可以互補輸出，也可以獨立輸出，兩個輸出信號可以沒有任何聯(lián)系；當故障發(fā)生時，可以由用戶自己選擇哪些PWM輸出口被屏蔽，而不是像TI DSP一樣一旦發(fā)生故障就屏蔽全部的PWM輸出口；Motorola DSP帶有死區(qū)校正的功能，可以利用其電流檢測口對橋臂電流方向進行檢測，從而達到死區(qū)校正的目的；Motorola DSP可以在一個開關(guān)周期的中間產(chǎn)生一次中斷，因此可以在一個開關(guān)周期中改變兩次占空比，使得占空比控制更加靈活；（2）在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的控制上，TI DSP比Motorola DSP更方便。這主要是指模數(shù)轉(zhuǎn)換的啟動，TI DSP可以通過定時器上溢中斷、下溢中斷、周期中斷、比較中斷等多種事件來觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換，在控制上非常方便，而Motorola DSP必須通過定時器C2 做中轉(zhuǎn)才可以同步啟動ADC，不直觀而且不方便。PWM模塊和ADC模塊是DSP 在開關(guān)電源應(yīng)用中使用最多的兩個模塊，兩個廠家的DSP各自有其獨特的優(yōu)點，以上是就兩個廠家的DSP主要功能特性的比較，具體選用哪種DSP芯片還是要靠用戶自己進行選擇。以下兩章將分別以單相有源功率因數(shù)校正（AC/DC）以及三電平逆變器（DC/AC）的數(shù)字控制為例，詳細介紹DSP 在電源控制方面的應(yīng)用。第三章 數(shù)字功率因數(shù)校正 引言 [24]~[27]近年來，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟和技術(shù)的大發(fā)展，越來越多的