TMS320F2812型DSP在車輛四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor,簡(jiǎn)稱DSP), 是一種適合于數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)快速的數(shù)字信號(hào)處理算法。通常，由一個(gè)以DSP為基礎(chǔ)的內(nèi)核，配以測(cè)量控制所需的外圍功能電路，集成在單一芯片內(nèi)，使芯片價(jià)格大大降低，體積縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，使用便捷，可靠性提高。因此，集成DSP芯片的多功能板是電機(jī)應(yīng)用、勵(lì)磁脈沖控制系統(tǒng)、電力保護(hù)系統(tǒng)的理想選擇。本文采用了超拓工控的CS4U9813可編程智能多功能板作為伺服電機(jī)的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車后輪轉(zhuǎn)向功能，該板集成有TI公司的高性能 DSP芯片TMS320F2812。

2 TMS320F2812的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[1][4]

TMS320F2812是TI公司最新推出的目前市場(chǎng)上最先進(jìn)、功能最強(qiáng)大的32位定點(diǎn)DSP芯片。它既具有數(shù)字信號(hào)處理能力，又具有強(qiáng)大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特別適用于工業(yè)自動(dòng)化、電機(jī)、馬達(dá)伺服控制系統(tǒng)。TMS320F2812芯片結(jié)構(gòu)采用改進(jìn)的程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)，8級(jí)流水線作業(yè)，128位的密匙保護(hù)，幾乎所有指令都在6.67ns(150MHZ)內(nèi)完成,高達(dá)1MB的外部存儲(chǔ)器接口，最多有56個(gè)獨(dú)立的可編程、多用途的輸入 /輸出(GPIO)引腳,是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的最佳選擇。功能框圖如圖1所示，其主要性能如下:

圖1 功能框圖

(1) 高性能的32位中央處理器
l 主頻150MHZ(時(shí)鐘周期6.67ns)，低功耗(核心低壓1.8V,I/O口3.3V)
l 16位×16位和32位×32位乘且累加操作以及16位×16位的兩個(gè)乘且累加
l 統(tǒng)一的寄存器編程模式，可達(dá)4M字的線性程序地址和數(shù)據(jù)地址

(2) 片內(nèi)存儲(chǔ)器
l 8Kx16位的Flash存儲(chǔ)器
l 1Kx16位的OTP型只讀存儲(chǔ)器
l L0和L1:兩塊4Kx16位的單口隨機(jī)存儲(chǔ)器(SARAM)
l HO:一塊8Kx16位的單口隨機(jī)存儲(chǔ)器
l M0和M1:兩塊1Kx16位的單口隨機(jī)存儲(chǔ)器

(3) 時(shí)鐘與系統(tǒng)控制
l 支持動(dòng)態(tài)的改變鎖相環(huán)的頻率(PLL)
l 片內(nèi)振蕩器
l 看門狗定時(shí)器模塊
l CPU級(jí)和外設(shè)級(jí)中斷相結(jié)合的控制系統(tǒng)
(4) 豐富的外圍設(shè)備
l 兩個(gè)事件管理器(EVA、EVB)
l 串行外圍接口(SPI)
l 兩個(gè)串行通信接口(SCI),標(biāo)準(zhǔn)的UART
l 改進(jìn)的控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ECAN)
l 多通道緩沖串行接口(MCBSP)
l 16通道12位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC)

3 四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)