基于硬件的無刷直流電機(jī)

　　圖4是電機(jī)控制實現(xiàn)的示意圖。通過可配置硬件資源執(zhí)行換相控制，硬件資源由PWM、硬件查尋表和硬件過流保護(hù)部分組成。集成ADC用于測量所需的模擬速度控制輸入。

　　硬件模塊的輸入控制信號為：

　　● 電機(jī)電流探測：通過模擬輸入引腳來探測和切斷電源設(shè)備，以在探測到過流狀態(tài)時對電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

　　● 霍爾傳感器：三個數(shù)字輸入引腳連接到電機(jī)的霍爾傳感器的輸出。這些傳感器輸入提供了轉(zhuǎn)子位置，用于改變接到功率驅(qū)動器的PWM輸出信號來控制換相。

　　● 用戶接口控制

　　—方向控制：通過連接到開關(guān)的數(shù)字輸入來控制電機(jī)的順時針和逆時針旋轉(zhuǎn);

　　—啟停控制：通過連接到開關(guān)的數(shù)字輸入來控制電機(jī)的啟停旋轉(zhuǎn);

　　—速度命令：通過模擬輸入引腳來測量電位器上的電壓，設(shè)置所需的旋轉(zhuǎn)速度;

　　電機(jī)控制器輸出的信號即為電源設(shè)備驅(qū)動的信號：

　　—電源設(shè)備驅(qū)動高壓側(cè)的PWM信號;

　　—電源設(shè)備驅(qū)動低壓側(cè)的PWM信號。

　　生成的PWM基準(zhǔn)信號連同三個霍爾傳感器輸入、運(yùn)動方向和使能控制連接到硬件組合邏輯塊。該邏輯塊配置為利用PLD資源的查找表(LUT)，并創(chuàng)建6個通過GPIO連接到外部電源驅(qū)動的PWM控制信號。圖5顯示了如何配置查找表。通過固件PI速度控制回路來調(diào)整PWM輸出的占空比。速度調(diào)整是唯一需要CPU參與的電機(jī)控制功能，然而，這對CPU的占用并不頻繁，因為速度控制回路可以以非常低的速率運(yùn)行，并且不需要高優(yōu)先級中斷。

　　PWM控制信號到外部電源驅(qū)動器的序列產(chǎn)生電機(jī)的換相。該P(yáng)WM配置為包括死帶，以防止在信號傳遞過程中啟用錯誤的線圈，并產(chǎn)生不需要的直通電流。通過配置硬件捕捉的定時器來測量轉(zhuǎn)速。從霍爾傳感器的上升沿觸發(fā)計時器，轉(zhuǎn)速存儲在寄存器中，可以在需要時通過固件速度控制回路來讀取。