MCU典型應(yīng)用設(shè)計(jì)：STM32-F2在工廠自動(dòng)化中的應(yīng)用

　　STM32-F2系列微控制器在以太網(wǎng)媒體訪問(wèn)控制器MAC內(nèi)整合了支持IEEE 1588 （PTP V2）的硬件，具有實(shí)現(xiàn)一個(gè)高精度時(shí)序同步協(xié)議所需的全部資源。我們做了一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的背對(duì)背連接同步測(cè)試， 采用了1個(gè)精確的主控制器（2ppm晶振），測(cè)試條件是0.125秒同步間隔，測(cè)試結(jié)果顯示，該平臺(tái)最大同步偏差為±70納秒，標(biāo)準(zhǔn)同步偏差大約是15納秒。在上電后，IXXAT的IEEE 1588協(xié)議軟件同步平均需要大約20個(gè)同步間隔。

　　在一個(gè)STM32微控制器上實(shí)現(xiàn)的IEEE 1588軟件，取得1個(gè)有IPv4、端到端 （E2E）和對(duì)等（P2P）延遲機(jī)制和主控制器的通用普通時(shí)鐘的典型功能，需要47KB空間保存程序代碼，7KB空間保存只讀數(shù)據(jù)，23KB空間保存讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。

　　除IEEE 1588協(xié)議軟件外，IXXAT的服務(wù)還包括定制軟硬件開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及技術(shù)研討會(huì)和代碼推介會(huì)服務(wù)。

PORT Profinet軟件棧

　　Port公司是市場(chǎng)領(lǐng)先的CAN/CANopen、DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案提供商，公司加強(qiáng)了硬件和固件開(kāi)發(fā)能力，擴(kuò)大了業(yè)務(wù)組合，加強(qiáng)了協(xié)議棧和POWERLINK、PROFINET、EtherNet/IP和EtherCAT開(kāi)發(fā)工具產(chǎn)品組合。

　　PROFINET是工業(yè)以太網(wǎng)版PROFIBUS總線，而這項(xiàng)技術(shù)被業(yè)界公認(rèn)為極其耗費(fèi)資源。意法半導(dǎo)體與Port合作為STM32 F-2系列研發(fā)了一款只需128KB SRAM存儲(chǔ)容量的PROFINET軟件，讓意法半導(dǎo)體的微控制器步入一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。STM32 F-2與Port PROFINET組合不僅適用于工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用，例如，工業(yè)編碼器（定位）、工業(yè)驅(qū)動(dòng)附件，而且還適用于內(nèi)置以太網(wǎng)控制功能的安全系統(tǒng)。PROFINET 的 STM32 F-2版協(xié)議棧為用戶提供符合IEC 61158和IEC 61784標(biāo)準(zhǔn)的PROFINET IO兼容通信所需的全部服務(wù)功能，幫助用戶輕松快速地開(kāi)發(fā)PROFINET IO設(shè)備。該解決方案是是通過(guò)一個(gè)硬件抽象層訪問(wèn)硬件，并為用戶提供能夠連接意法半導(dǎo)體的不同微控制器的驅(qū)動(dòng)程序，有無(wú)操作系統(tǒng)均可。為了快速獲得總線使用權(quán)限，符合PROFINET的技術(shù)規(guī)范，該解決方案對(duì)底層以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)軟件進(jìn)行了優(yōu)化。STM32 F-2支持PROFINET Conformance Class A，還可以支持PROFINET Realtime Class 1.為了幫助設(shè)計(jì)人員輕松快速地開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，Port還提供一個(gè)PROFINET設(shè)計(jì)工具。

　　意法半導(dǎo)體的電機(jī)矢量控制庫(kù)

　　因?yàn)榧蓛蓚€(gè)先進(jìn)的定時(shí)器外設(shè)、3個(gè)快速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（0.5MSps）和DMA直接訪存功能，STM32F2x特別適合需要1個(gè)或2個(gè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用。即便驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)時(shí)，150DMIPS的性能讓STM32F2x有充足后備動(dòng)力驅(qū)動(dòng)其它復(fù)雜的應(yīng)用任務(wù)。

　　STM32F-2配備STM32 PMSM FOC軟件開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了磁場(chǎng)定向控制（FOC）驅(qū)動(dòng)3相永磁同步表面安裝電機(jī)（SM-PMSM）和內(nèi)部安裝電機(jī)（I-PMSM），最新的3.1版 STM32 PMSM FOC開(kāi)發(fā)工具套件包含STM32F-2微控制器，預(yù)計(jì)2011年7月上市。

　　STM32 PMSM FOC開(kāi)發(fā)工具套件可用于快速評(píng)估STM32微控制器的各種應(yīng)用和完整的應(yīng)用平臺(tái)，當(dāng)開(kāi)發(fā)在意法半導(dǎo)體微控制器上運(yùn)行的電機(jī)控制算法時(shí)，這套開(kāi)發(fā)工具有助于縮短的應(yīng)用的開(kāi)發(fā)周期。PMSM FOC固件的源代碼采用C語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制內(nèi)核算法（參考系轉(zhuǎn)換、電流調(diào)整、速度調(diào)整、空間矢量調(diào)制、能效優(yōu)化）以及傳感器檢測(cè)算法、解碼算法（3個(gè)并聯(lián)電阻、意法半導(dǎo)體專利單直流鏈路并聯(lián)電阻、隔離型電流傳感器、增量編碼器、霍爾傳感器）和轉(zhuǎn)子位置重構(gòu)無(wú)傳感器算法。

　　為了讓大家了解STM32F-2出色的計(jì)算性能，我們做了一個(gè)性能測(cè)試。在使用兩個(gè)并聯(lián)電阻檢測(cè)電機(jī)電流的無(wú)傳感器配置中，用一個(gè)STM32F-2驅(qū)動(dòng)兩個(gè)PMSM電機(jī)，按照標(biāo)準(zhǔn)雙矢量控制性能（以10kHz運(yùn)行FOC算法）測(cè)試，CPU負(fù)荷在35%的范圍內(nèi)；按照高級(jí)雙矢量控制性能（以16kHz運(yùn)行FOC算法）測(cè)試，CPU負(fù)荷在50%的范圍內(nèi)。這些性能為STM32F-2 系列微控制器在工廠自動(dòng)化領(lǐng)域開(kāi)啟了廣泛的應(yīng)用空間。

　　結(jié)語(yǔ)