dsPIC33F:CerebotMC7馬達(dá)控制方案
Microchip公司的dsPIC33F系列是高性能16位數(shù)字信號(hào)控制器(DSC),采用改進(jìn)的哈佛架構(gòu),高達(dá)40MIPS,16位數(shù)據(jù)通路,24位指令,工作電壓3.0V~3.6V,主要用在各種馬達(dá)控制如無刷DC馬達(dá),單相和三相馬達(dá)與開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。此外也可用在UPS、逆變器、開關(guān)電源、功率因素修正以及服務(wù)器、通信設(shè)備和其他工業(yè)設(shè)備的電源管理模塊。
dsPIC33FJXXXMCX06A/X08A/X10A系列器件可支持多種電機(jī)的控制應(yīng)用,如無刷直流電機(jī),單相和三相感應(yīng)電機(jī),開關(guān)磁阻電機(jī)。dsPIC33F電機(jī)控制產(chǎn)品也非常適合于不間斷電源(UPS),逆變器,交換式電源供應(yīng)器,功率因數(shù)校正以及服務(wù)器、電信設(shè)備和其他工業(yè)設(shè)備中的電源管理模塊的控制。
圖1 dsPIC33F系列方框圖
圖2 Cerebot MC7馬達(dá)控制板框圖
dsPIC33F主要特性
工作范圍:
•最高可達(dá)40 MIPS的操作(3.0V~3.6V):
-工業(yè)級(jí)溫度范圍(-40℃~85℃)
-擴(kuò)展級(jí)溫度范圍(-40℃~125℃)
•最高可達(dá)20 MIPS的操作(3.0V~3.6V):
-高溫范圍(-40℃~150℃)
高性能DSC CPU:
•改進(jìn)型哈佛架構(gòu)
• C編譯器優(yōu)化指令集
• 16位寬數(shù)據(jù)總線
• 24位寬指令
•可尋址最大4M指令字的線性程序存儲(chǔ)空間
•可尋址最大64kB線性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
• 83條基本指令:多數(shù)為單字節(jié)/ 單周期指令
•兩個(gè)40位累加器:
-帶舍入和飽和選擇
•靈活和強(qiáng)大的尋址模式:
-間接尋址、模尋址和位反轉(zhuǎn)尋址
•軟件棧
16位×16位小數(shù)/整數(shù)乘法運(yùn)算
• 32/16位和16/16位除法運(yùn)算
•單周期乘法和累加運(yùn)算:
- DSP操作的累加器回寫
-雙數(shù)據(jù)取操作
•可將最多40 位數(shù)據(jù)左移或右移最多16 位
直接內(nèi)存訪問(DMA):
• 8通道硬件DMA
• 2 kB雙端口DMA緩沖區(qū)(DMA RAM)以存儲(chǔ)通過DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù):
-允許CPU執(zhí)行代碼時(shí)在RAM和外 設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸(不額外占用周期)
•大多數(shù)外設(shè)支持DMA
中斷控制器:
•中斷響應(yīng)延時(shí)5個(gè)周期
•最多67個(gè)可用中斷源
•最多五個(gè)外部中斷
• 7個(gè)可編程優(yōu)先級(jí)
•五個(gè)處理器異常響應(yīng)數(shù)字I/O:
•最多85個(gè)可編程數(shù)字I/O引腳
•最多24個(gè)引腳上具有喚醒/變化中斷功能
•輸出引腳可驅(qū)動(dòng)3.0V~3.6V電壓
• 5V容限的引腳呈漏極開路配置,最 高其有5.5V輸出,并有一個(gè)外部上拉
•所有I/O引腳具有4mA的電流吸入 能力
片上閃存和SRAM:
•閃存程序存儲(chǔ)器,最大256 kB
•數(shù)據(jù)SRAM,最高30kB(包括2kB的DMA RAM空間)
系統(tǒng)管理:
•靈活的時(shí)鐘選項(xiàng):
-外部晶振,諧振器和內(nèi)部RC
-全集成PLL
-極低抖動(dòng)PLL
•上電定時(shí)器
•振蕩器啟動(dòng)定時(shí)器/穩(wěn)定器
•自帶RC振蕩器的看門狗定時(shí)器
•故障保護(hù)時(shí)鐘監(jiān)視器(FSCM)
•多個(gè)復(fù)位源
電源管理:
•片上2.5V穩(wěn)壓器
•實(shí)時(shí)時(shí)鐘源切換
•可快速喚醒的空閑,休眠和打盹模式定時(shí)器/捕捉/比較/PWM:
•定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,最多9個(gè)16位定時(shí)器:
-最多可以配對(duì)成4個(gè)32位定時(shí)器
- 1個(gè)定時(shí)器,可依靠外部32.768 kHz振蕩器用作實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)
-可編程的預(yù)分頻器
•輸入捕捉(最多八通道):
-可捕捉上升沿,下降沿或上升/下降沿
- 16位捕捉輸入功能
-每路捕捉都有4字深度的FIFO緩沖
•輸出比較(最多八通道):
- 一個(gè)或兩個(gè)16位比較模式
- 16位無毛刺PWM模式
通信模塊:
• 3線SPI(2個(gè)模塊):
-幀支持簡(jiǎn)單編解碼的I/O接口
-支持8位和16位數(shù)據(jù)
-支持所有串行時(shí)鐘格式和采樣模式
• I2C(2個(gè)模塊):
- 完全支持多主從模式
- 7位和10位尋址
-總線沖突檢測(cè)和仲裁
-集成信號(hào)調(diào)理
-從地址掩碼
• UART(2個(gè)模塊):
-檢測(cè)到地址位時(shí)產(chǎn)生中斷
-檢測(cè)UART錯(cuò)誤產(chǎn)生中斷
-檢測(cè)到啟動(dòng)位時(shí)將器件從休眠模式喚醒
- 4字符的發(fā)送和接收FIFO緩沖區(qū)
- LIN/J2602支持
-硬件IrDA編碼和解碼
-高速波特率模式
-使用CTS和RTS的硬件流控制
•增強(qiáng)型CAN(ECAN技術(shù))2.0B
active版本(多達(dá)2個(gè)模塊):
-多達(dá)8個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)以及32個(gè)接收緩沖區(qū)
- 16個(gè)接收濾波器和3個(gè)屏蔽寄存器
-用于診斷和總線監(jiān)視的環(huán)回模式、
監(jiān)聽模式和監(jiān)聽所有報(bào)文模式
-收到CAN報(bào)文時(shí)喚醒器件
-自動(dòng)處理遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求
-使用DMA的 FIFO模式
- DeviceNet尋址支持
-電機(jī)控制外設(shè):
•電機(jī)控制PWM(最多八通道):
- 4個(gè)占空比發(fā)生器
-獨(dú)立或互補(bǔ)模式
-可編程死區(qū)時(shí)間和輸出極性
-邊緣或中心對(duì)齊
-手動(dòng)輸出優(yōu)先控制
-兩個(gè)故障輸入
- ADC轉(zhuǎn)換的觸發(fā)
-16位分辨率的PWM頻率(40MIPS)
=1220Hz邊沿對(duì)齊模式,610Hz中 心對(duì)齊模式
- 11位分辨率的PWM頻率
(40MIPS)=39.1 kHz的邊沿對(duì)齊模式,19.55 kHz的中心對(duì)齊模式
•正交編碼器接口(QEI)模塊:
- A相、B相和檢索脈沖輸入
- 16位上升沿/下將沿位置計(jì)數(shù)器
-計(jì)數(shù)方向狀態(tài)
-位置測(cè)量(x2和x4)模式
-輸入端的可編程數(shù)字噪聲濾波器
-備用16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式
-位置計(jì)數(shù)器計(jì)滿上/下溢中斷
模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC):
•器件中最多兩個(gè)ADC模塊
• 10位,1.1 Msps或12位,500ksps的轉(zhuǎn)換:
-兩個(gè),四個(gè)或八個(gè)同時(shí)采樣
-最多32個(gè)帶自動(dòng)掃描的輸入通道
-轉(zhuǎn)換啟動(dòng)可手動(dòng)進(jìn)行或與4個(gè)觸發(fā)
源中的一個(gè)同步進(jìn)行
-休眠模式下也可進(jìn)行轉(zhuǎn)換
-積分非線性誤差最大為±1 LSb
-微分非線性誤差最大為±1 LSb
CMOS閃存技術(shù):
•低功耗,高速閃存技術(shù)
•全靜態(tài)設(shè)計(jì)
• 3.3V(±10%)工作電壓
•工業(yè)級(jí)溫度級(jí)和擴(kuò)展級(jí)級(jí)溫度
•低功耗
封裝:
•100引腳TQFP(14mm×14mm×1mm和12mm×12mm×1mm)
• 80引腳TQFP(12mm×12mm×1mm)
• 64引腳TQFP(10mm×10mm×1mm)
• 64引腳QFN(9mm×9mm×0.9mm)
Cerebot MC7馬達(dá)控制板
Cerebot MC7板是基于Microchip dsPIC 16位數(shù)字信號(hào)控制器的微控制器開發(fā)板。
Cerebot MC7主要是作為機(jī)電器件控制器,如,直流電機(jī)。該微控制器采用的是經(jīng)過電機(jī)控制優(yōu)化的dsPIC系列的dsPIC33FJ128MC706A。
Cerebot MC7具有4個(gè)半橋電路,其額定電壓在5A時(shí)為24V。每一個(gè)半橋電路都連接到dsPIC A/D轉(zhuǎn)換器,以測(cè)量閉環(huán)反饋控制的電壓和電流。這些半橋可以用來控制兩個(gè)有刷直流電機(jī),兩個(gè)兩極步進(jìn)電機(jī),一個(gè)直流無刷電機(jī),一個(gè)單極步進(jìn)電機(jī)。此外,該板可用于實(shí)現(xiàn)開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制器。
Cerebot MC7馬達(dá)控制板主要特性
• dsPIC33FJ128MC706A微控制器
•四個(gè)24V/5A帶電流和電壓反饋的半
橋式電路,并提供過電流中斷
•電源電壓最高24V
• 5V/4A開關(guān)電源
•集成的編程/調(diào)試電路
• CAN網(wǎng)絡(luò)接口
•用于Digilent外設(shè)模塊板的3個(gè)Pmod連接器
•八個(gè)RC伺服連接器
•兩個(gè)I2C菊花鏈連接器
• 256kbits I2C EEPROM
•兩個(gè)按鈕和四個(gè)LED
•所有I/O引腳的ESD保護(hù)和短路保 護(hù)