近年來，隨著現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)市場的繁榮，AD公司推出了ADMCxx系列電機(jī)控制嵌入式DSP。其中的ADMC401屬于高端產(chǎn)品，適合于工業(yè)控制、機(jī)床控制等高應(yīng)用。ADMC401具有一套完備的外圍控制接口和豐富的電機(jī)控制外設(shè)電路，將DSP的高速運算能力和外設(shè)電路的控制能力結(jié)合到一起，可以在高度集成環(huán)境中實現(xiàn)電機(jī)控制?？蓮V泛應(yīng)用于交流感應(yīng)電動機(jī)（ACIM）、永磁同步機(jī)（PMSM）、無刷直流機(jī)（BDCM）和開關(guān)磁阻電動機(jī)（SR）等控制系統(tǒng)中。本文重點討論了ADMC401的外設(shè)，并提供了具體的使用方法供讀者參考。

　　基本結(jié)構(gòu)

　　ADMC401的功能框圖如圖1所示：

　　ADMC401采用26MIPS定點ADSP-2171為內(nèi)核，它兼容于ADSP-21XX系列的其他DSP控制器；其指令周期為38.5ns（外接13MHz晶振），在一個指令周期內(nèi)DSP內(nèi)核可以完成以下功能：

　　ADMC401內(nèi)部提供了2K×24位的內(nèi)部程序RAM、2K×24位的內(nèi)部程序RAM和1K×16位的內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM；程序及數(shù)據(jù)RAM的內(nèi)容可由其串口從外部ROM中以同步或異步方式調(diào)入。為了滿足實際工程的需要，ADMC401還提供了外部存儲器的擴(kuò)展能力，用戶多可以直接尋址片外14K×24位的程序存儲器用13K×16位的數(shù)據(jù)存儲器。

　　作為高性能的電機(jī)控制器，ADMC401含有一些機(jī)控制專用的外圍設(shè)備。其中包括：8路12位A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、三相16位PWM產(chǎn)生單元、兩路輔助PWM輸出及用于位置反饋的增量式碼盤接口。另外ADM401還包括12路數(shù)字I/O口，事件捕獲單元及內(nèi)部定時器等設(shè)施，為開發(fā)快速、高的電機(jī)控制系統(tǒng)提供了完善的硬件設(shè)施。下面詳細(xì)討論這一部分。

　　用于電機(jī)控制的主要外設(shè)

　　A/D轉(zhuǎn)換單元

　　ADMC401含有一個快速、高的8路A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，主要功能框圖如圖2所示：

　　其中VI0到VI7是模擬量輸入端，ASHAN，BSHAN是樣保持器SHA的偏移量輸入端。另外，輸入信號VI0到VI7被分成兩組，每組各使用一個采樣保持器SHA A和SHA B，這種結(jié)構(gòu)使得用戶可以同時采樣兩個信號（即下面的工作模式一）。8路轉(zhuǎn)換的全部用時不足2us（外接13MHz晶振），解決了實際應(yīng)用中高速A/D轉(zhuǎn)換的問題。A/D轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍由引腳VREF決定，若選用ADMC401內(nèi)部產(chǎn)生的2V參考電壓，則電壓輸入范圍是0—4V。

　　A/D轉(zhuǎn)換有四種工作模式，由內(nèi)部寄存器ADCCTRL的3、4位確定：

　　模式1.同步采樣模式

　　模式2.順序采樣模式

　　模式3和模式4分別是補償矯正模式和增益矯正模式，用戶可以對采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a償，以實現(xiàn)高的轉(zhuǎn)換。

　　三相PWM控制器

　　確定優(yōu)化的PWM波形是所有的電機(jī)控制算法的目的所在。ADMC401具有靈活、簡便、高的PWM發(fā)生單元，輸出6路PWM信號（AH至CL），用以控制逆變器功率開關(guān)的動作。PWM信號由四個功能模塊控制：三相PWM定時單元、輸出控制單元、門極驅(qū)動單元及PWM閉鎖控制器。

　　PWM單元具有兩種不同的工作模式：單脈沖更新模式和雙脈沖更新模式。在單脈沖更新模式中，占空比在每個PWM周期只能更新。在雙脈沖更新方式中，占空比在每個PWM周期可以更新兩次，第二次更新在PWM周期的中點實現(xiàn)。雙脈沖更新模式可以產(chǎn)生不對稱的PWM信號，用于三相PWM逆變器中抑制高次諧波，也使得閉環(huán)控制器以更快的頻率改變電機(jī)繞組端的平均電壓，并獲得更快速的閉環(huán)帶寬。

　　在PWM單元中，可以設(shè)置PWM脈沖寬度。因為功率開關(guān)在導(dǎo)通和關(guān)斷轉(zhuǎn)換過程需要一定的時間，所以在逆變器電路中，要求加入死區(qū)時間以消除小于一定寬度的PWM信號，從而保證功率開關(guān)可靠通斷。

　　ADMC401具有一個10bit的脈寬設(shè)置寄存器，用于設(shè)置脈寬門檻值TMIN。如果控制器檢測到某一PWM信號從導(dǎo)通到關(guān)斷的時間小于TMIN，那么該PWM脈沖就被刪除，并在整個PWM周期內(nèi)保持關(guān)斷狀態(tài)，其互補信號則處于導(dǎo)通狀態(tài)。 在許多應(yīng)用場合，基極驅(qū)動電路必須采取隔離措施。通常有兩種隔離技術(shù)：光電隔離器和脈沖變壓器。ADMC401的門極驅(qū)動單元具有足夠的直接驅(qū)動隔離器件的能力，而且能夠?qū)WM信號與高頻斬波信號相結(jié)合，便于同脈沖變壓器接口連接。

　　碼盤接口單元

　　ADMC401提供的增量式碼盤接口是ADMC331所沒有的，它可以方便的實現(xiàn)電機(jī)控制中的位置檢測和測速，為構(gòu)造高性能的控制系統(tǒng)提供了良好的硬件條件。

　　碼盤接口單元（EIU）由四個輸入端，其中EIA、EIB接受碼盤輸出的兩路正交信號，EIZ、EIS是零使能和選通信號，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示：

　　它主要由三部分組成：接口部分、循環(huán)定時部分和事件定時器部分，輸入信號首先進(jìn)入可編程噪音濾波單元濾波后，A、B信號進(jìn)入16位積分加減計數(shù)器，它產(chǎn)生的信號送入碼盤事件定時器，結(jié)合循環(huán)定時信號共同得到測速所需的信號（用戶可以讀取相應(yīng)的寄存器獲得）。所得信息經(jīng)過適當(dāng)?shù)挠嬎?，可直接用作電機(jī)的速度信號。

　　其他外設(shè)

　　串行口：ADMC401提供了兩個全雙I同步串行口SORT0、SORT1，用以完成串行通訊和處理機(jī)間的通訊。

　　可編程數(shù)字I/O口：ADMC401擁有12路可編程數(shù)字I/O品，PI0至PI11，用戶可以通過相應(yīng)的寄存器直接對端口進(jìn)行操作，另外每一端口都可設(shè)為一個中斷源。

　　事件捕獲單元：ADMC401提供了兩種事件捕捉輸入通道ETU0和ETU1，內(nèi)部分別對應(yīng)兩個寄存器。

　　監(jiān)視定時器：監(jiān)視定時器能夠在程序運行出錯時執(zhí)行對DSP和控制外設(shè)的有效的復(fù)位操作，這一方法已在微機(jī)控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。

　　中斷控制器：ADMC401提供的中斷控制器能夠在短的時間內(nèi)響應(yīng)多個中斷，其中外圍中斷包括PI/O口、A/D轉(zhuǎn)換、PWM中斷等由IRQ2引腳產(chǎn)生。

　　應(yīng)用舉例

　　除了完備的硬件設(shè)施外，ADMC401的軟件設(shè)計環(huán)境也較為寬松，用戶可以利用發(fā)發(fā)裝置中的配套軟件，在WINDOWS下實現(xiàn)編程及調(diào)試任務(wù)，下面以產(chǎn)生固定占空比的PWM波為例給讀者提供一個初步的印象。

　　程序首先初始化PWW寄存器和中斷寄存器，然后為調(diào)用PWMSYNC中斷建立中斷向量表；主程序只做循環(huán)工作，等待中斷的產(chǎn)生；在PWMSYNC中斷服務(wù)程序中，向三個通道分別寫入不同的占空比。程序運行后，用示波器可以看到固定占空比的PWM波形。程序清單從略。

　　在開發(fā)ADMC401的產(chǎn)品時，用戶可利用ADI公司提供的開發(fā)套件進(jìn)行調(diào)試研究，套件由連接在一起的處理板和連結(jié)板構(gòu)成，用戶可將處理板上的串行口SORT1與計算機(jī)的串行口相連，并在計算機(jī)上安裝提供的開發(fā)軟件，然后就可以進(jìn)行相應(yīng)軟件的開發(fā)調(diào)試；在硬件上，用戶可將輸入輸出信號接到連接板上相應(yīng)的外設(shè)接口上，這樣用戶就可以利用ADMC401開發(fā)自己的產(chǎn)品了。