dsPIC33F：Cerebot MC7马达控制方案
发布时间：2011-12-12 20:06
发布者：1640190015
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Microchip公司的dsPIC33F系列是高性能16位数字信号控制器（DSC），采用改进的哈佛架构，高达40MIPS，16位数据通路，24位指令，工作电压3.0V~3.6V，主要用在各种马达控制如无刷DC马达，单相和三相马达与开关磁阻电动机。此外也可用在UPS、逆变器、开关电源、功率因素修正以及服务器、通信设备和其他工业设备的电源管理模块。 dsPIC33FJXXXMCX06A/X08A/X10A系列器件可支持多种电机的控制应用，如无刷直流电机，单相和三相感应电机，开关磁阻电机。dsPIC33F电机控制产品也非常适合于不间断电源（UPS），逆变器，交换式电源供应器，功率因数校正以及服务器、电信设备和其他工业设备中的电源管理模块的控制。 
图1 dsPIC33F系列方框图 
图2 Cerebot MC7马达控制板框图 dsPIC33F主要特性 工作范围： •最高可达40 MIPS的操作（3.0V~3.6V）： -工业级温度范围（-40℃~85℃） -扩展级温度范围（-40℃~125℃） •最高可达20 MIPS的操作（3.0V~3.6V）： -高温范围（-40℃~150℃） 高性能DSC CPU： •改进型哈佛架构 • C编译器优化指令集 • 16位宽数据总线 • 24位宽指令 •可寻址最大4M指令字的线性程序存储空间 •可寻址最大64kB线性数据存储器 • 83条基本指令：多数为单字节/ 单周期指令 •两个40位累加器： -带舍入和饱和选择 •灵活和强大的寻址模式： -间接寻址、模寻址和位反转寻址 •软件栈 16位×16位小数/整数乘法运算 • 32/16位和16/16位除法运算 •单周期乘法和累加运算： - DSP操作的累加器回写 -双数据取操作 •可将最多40 位数据左移或右移最多16 位 直接内存访问（DMA）： • 8通道硬件DMA • 2 kB双端口DMA缓冲区（DMA RAM）以存储通过DMA传输的数据： -允许CPU执行代码时在RAM和外 设之间进行数据传输（不额外占用周期） •大多数外设支持DMA 中断控制器： •中断响应延时5个周期 •最多67个可用中断源 •最多五个外部中断 • 7个可编程优先级 •五个处理器异常响应数字I/O： •最多85个可编程数字I/O引脚 •最多24个引脚上具有唤醒/变化中断功能 •输出引脚可驱动3.0V~3.6V电压 • 5V容限的引脚呈漏极开路配置，最 高其有5.5V输出，并有一个外部上拉 •所有I/O引脚具有4mA的电流吸入 能力 片上闪存和SRAM： •闪存程序存储器，最大256 kB •数据SRAM，最高30kB（包括2kB的DMA RAM空间） 系统管理： •灵活的时钟选项： -外部晶振，谐振器和内部RC -全集成PLL -极低抖动PLL •上电定时器 •振荡器启动定时器/稳定器 •自带RC振荡器的看门狗定时器 •故障保护时钟监视器（FSCM） •多个复位源 电源管理： •片上2.5V稳压器 •实时时钟源切换 •可快速唤醒的空闲，休眠和打盹模式定时器/捕捉/比较/PWM： •定时器/计数器，最多9个16位定时器： -最多可以配对成4个32位定时器 - 1个定时器，可依靠外部32.768 kHz振荡器用作实时时钟（RTC） -可编程的预分频器 •输入捕捉（最多八通道）： -可捕捉上升沿，下降沿或上升/下降沿 - 16位捕捉输入功能 -每路捕捉都有4字深度的FIFO缓冲 •输出比较（最多八通道）： - 一个或两个16位比较模式 - 16位无毛刺PWM模式 通信模块： • 3线SPI（2个模块）： -帧支持简单编解码的I/O接口 -支持8位和16位数据 -支持所有串行时钟格式和采样模式 • I2C（2个模块）： - 完全支持多主从模式 - 7位和10位寻址 -总线冲突检测和仲裁 -集成信号调理 -从地址掩码 • UART（2个模块）： -检测到地址位时产生中断 -检测UART错误产生中断 -检测到启动位时将器件从休眠模式唤醒 - 4字符的发送和接收FIFO缓冲区 - LIN/J2602支持 -硬件IrDA编码和解码 -高速波特率模式 -使用CTS和RTS的硬件流控制 •增强型CAN（ECAN技术）2.0B active版本（多达2个模块）： -多达8个发送缓冲区以及32个接收缓冲区 - 16个接收滤波器和3个屏蔽寄存器 -用于诊断和总线监视的环回模式、 监听模式和监听所有报文模式 -收到CAN报文时唤醒器件 -自动处理远程传输请求 -使用DMA的 FIFO模式 - DeviceNet寻址支持 -电机控制外设： •电机控制PWM（最多八通道）： - 4个占空比发生器 -独立或互补模式 -可编程死区时间和输出极性 -边缘或中心对齐 -手动输出优先控制 -两个故障输入 - ADC转换的触发 -16位分辨率的PWM频率（40MIPS） =1220Hz边沿对齐模式，610Hz中 心对齐模式 - 11位分辨率的PWM频率 （40MIPS）=39.1 kHz的边沿对齐模式，19.55 kHz的中心对齐模式 •正交编码器接口（QEI）模块： - A相、B相和检索脉冲输入 - 16位上升沿/下将沿位置计数器 -计数方向状态 -位置测量（x2和x4）模式 -输入端的可编程数字噪声滤波器 -备用16位定时器/计数器模式 -位置计数器计满上/下溢中断 模拟/数字转换器（ADC）： •器件中最多两个ADC模块 • 10位，1.1 Msps或12位，500ksps的转换： -两个，四个或八个同时采样 -最多32个带自动扫描的输入通道 -转换启动可手动进行或与4个触发 源中的一个同步进行 -休眠模式下也可进行转换 -积分非线性误差最大为±1 LSb -微分非线性误差最大为±1 LSb CMOS闪存技术： •低功耗，高速闪存技术 •全静态设计 • 3.3V（±10％）工作电压 •工业级温度级和扩展级级温度 •低功耗 封装： •100引脚TQFP（14mm×14mm×1mm和12mm×12mm×1mm） • 80引脚TQFP（12mm×12mm×1mm） • 64引脚TQFP（10mm×10mm×1mm） • 64引脚QFN（9mm×9mm×0.9mm） Cerebot MC7马达控制板 Cerebot MC7板是基于Microchip dsPIC 16位数字信号控制器的微控制器开发板。 Cerebot MC7主要是作为机电器件控制器，如，直流电机。该微控制器采用的是经过电机控制优化的dsPIC系列的dsPIC33FJ128MC706A。 Cerebot MC7具有4个半桥电路，其额定电压在5A时为24V。每一个半桥电路都连接到dsPIC A/D转换器，以测量闭环反馈控制的电压和电流。这些半桥可以用来控制两个有刷直流电机，两个两极步进电机，一个直流无刷电机，一个单极步进电机。此外，该板可用于实现开关DC/DC转换器的控制器。 
图3 Cerebot MC7马达控制板电路图（1） 
图4 Cerebot MC7马达控制板电路图（2） Cerebot MC7马达控制板主要特性 • dsPIC33FJ128MC706A微控制器 •四个24V/5A带电流和电压反馈的半 桥式电路，并提供过电流中断 •电源电压最高24V • 5V/4A开关电源 •集成的编程/调试电路 • CAN网络接口 •用于Digilent外设模块板的3个Pmod连接器 •八个RC伺服连接器 •两个I2C菊花链连接器 • 256kbits I2C EEPROM •两个按钮和四个LED •所有I/O引脚的ESD保护和短路保 护 详情请见： Microchip和Digilent dsPIC33F Cerebo |
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