儀器儀表與檢測技術(shù)《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用)204年第2卷第3期Instrumentation and measurementDSP在測速中的應(yīng)用高瑞昌,孫昌國(北京科技大學(xué)信息學(xué)院,北京100083摘要:DP( Digital Signal Processor)俗稱數(shù)字信號(hào)處理器,目前被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域,例如數(shù)字通信,圖象處理,電機(jī)控制等方向。本文以公司的TMs320LF2407A芯片為例,介紹了DsP在電機(jī)測速中的應(yīng)用,由于T的200系列芯片內(nèi)含捕獲單元和正交編碼脈沖(QFP)電路,所以可以很方便的用于電機(jī)測速和控制。關(guān)鍵詞:DSP;測速;光電馬盤;TMs320F2407A中圖分類號(hào):TP216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-724(2004)03-007103The Application of dSP in Speed EstimationGAO Rui-chang, SUN Chang-guo(University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)Abstract: The Digital Signal Processor is widely used in many fields, such as in Digital communication, Image processing, Motor control fields etcThis paper introduces the application of DSP in speed estimation on a TMS320LF2407A, It can easily be used in Motor speed estimation andcontrol, because TTs 2000 series DSP has capture units and quadrature encoder pulse( QEP)circuitKey words: DSP; Speed estimation; Photo rotary encoder: TMS320LF247A引言應(yīng)引腳上即可輸入正交編碼脈沖。該電路可用于連接光電馬盤在電機(jī)的精密控制中測速單元是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)測速以獲得旋轉(zhuǎn)機(jī)械的位置和速率等信息,但注意此時(shí)必須禁止相單元的分辨率越高反應(yīng)越快,那么對(duì)電機(jī)的控制就能達(dá)到越好應(yīng)引腳上的捕獲功能。DSP芯片的功耗低,指令的執(zhí)行周期短,通常在ms數(shù)量級(jí),從而正交編碼脈沖電路的時(shí)基可由通用定時(shí)器2(或通用定時(shí)大大提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力,而且們公司的TM20系器4EVB模塊)提供,通用定時(shí)器必須設(shè)置成定向增減模式,并列DSP的體系結(jié)構(gòu)專門為實(shí)時(shí)信號(hào)處理而設(shè)計(jì),將實(shí)時(shí)處理能且以正交編碼脈沖電路作為時(shí)鐘源。正交編碼脈沖時(shí)兩個(gè)頻率力和控制外設(shè)功能集一身,非常適合用于控制系統(tǒng),下面就以該變化且正交(相位相差90度)的脈沖,它由電機(jī)軸上的光電編碼系列的TMS30LF247A為例,介紹其在測速中的應(yīng)用。器產(chǎn)生,原理如圖1,電路圖詳細(xì)內(nèi)容及寄存器設(shè)置參見文獻(xiàn)[1[31[4],碼盤在電機(jī)軸上且有許多空線槽,可以透光,當(dāng)電機(jī)2正交編碼脈沖電路(QEP)電路概述動(dòng)馬盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),如果發(fā)光二極管發(fā)出的光被檔,那么后面的在TME320UF2407A芯片上有兩個(gè)時(shí)間管理模塊(EV),每個(gè)光電eYH中國煤化工傳感器發(fā)出一個(gè)低電平EV模塊都有一個(gè)正交編碼脈沖電路,該電路使能后,在兩歌相脈沖,CNMHG光源可以透過線槽,那么光電傳感器感應(yīng)到信號(hào),就發(fā)出一個(gè)高電平脈沖,即(“1”),如果收稿日期:2003-10-15有兩個(gè)相鄰的發(fā)光二極管,那么就有兩個(gè)脈沖。Techniques of Automation& Applications I 71《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》2004年第23卷第3期儀器儀表與檢測技術(shù)Instrumentation and meaGPT2 dockOther clock sourceGPT2 dirFFDecoder ENGPT3 dirT3CON(4. 51GPT clock1正交編碼脈沖電路圖正交編碼脈沖電路的方向檢測邏輯決定了兩個(gè)脈沖序列中如果電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)1分,即50轉(zhuǎn)秒,對(duì)它進(jìn)行標(biāo)哪一個(gè)是先導(dǎo)系列。接著它就產(chǎn)生方向信號(hào)作為通用定時(shí)器的定,0-309轉(zhuǎn)分對(duì)應(yīng)0-10n,那么對(duì)應(yīng)30轉(zhuǎn)1分,在0.1ms計(jì)數(shù)方向輸入,兩列正交輸入脈沖的兩個(gè)邊沿都被正交脈沖編即0.000中的采樣間隔內(nèi)將有50×10000001=50個(gè)脈碼電路計(jì)數(shù),因此,產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率是每個(gè)輸入序列的4倍,且沖,那么每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)10050即409650=81.92把這個(gè)時(shí)鐘作為通用定時(shí)器2或者4的輸入時(shí)鐘。92=51EBh(88f表示)。圖2給出了正交編碼脈沖、增減計(jì)數(shù)方向及時(shí)鐘的波形。FFFFb了圖2正交編碼脈沖計(jì)數(shù)圖圖3脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)原理圖33中斷程序3DSP在測速中的具體應(yīng)用本節(jié)僅給出定時(shí)器1周期中斷程序流程的框圖,關(guān)于匯編指令的用法請(qǐng)參考文獻(xiàn)[3]。3.1軸位置的確定當(dāng)電機(jī)靜止時(shí),以軸上某一固定點(diǎn)為零角度,那么便可得出任一時(shí)刻軸相對(duì)它的位置如果馬盤有2線,即有254精度分析槽,那么電機(jī)軸轉(zhuǎn)一圈,通用定時(shí)器就會(huì)計(jì)數(shù)2500×4=1000通過上面的介紹,我們得出了一種用DSP測量電機(jī)轉(zhuǎn)速和個(gè),以定時(shí)器4為例:機(jī)械角位置的方法,但是這種方法的精確度有內(nèi)在的局限性,它受位置傳感器的精度和采樣周期的影響,按照上面給出的馬盤△=274CM()-74CN(-)x30為2500線轉(zhuǎn),那么一轉(zhuǎn)可以給脈沖電路送入1000個(gè)脈沖,如№al—電機(jī)轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)這里為1000,這里用果定時(shí)器設(shè)置每0.lms進(jìn)入一次速度中斷處理,那么每送入脈2710h代表即100,這里要注意兩個(gè)問題第一個(gè)是每當(dāng)為沖電路一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)了0.0轉(zhuǎn)專,那么在0.lms內(nèi)如果只檢360時(shí),0復(fù)位為0,使得6始終在0P與36之間變化,第二個(gè)問測到一個(gè)脈沖,相當(dāng)于測出電機(jī)轉(zhuǎn)速為60ym,那么可以看出電題是計(jì)數(shù)器最大只能計(jì)數(shù)到Fh,如果在一次采樣過程中,計(jì)機(jī)速度如果低于60mm那么這個(gè)方法檢測出的速度都認(rèn)為是數(shù)器從某一值計(jì)數(shù)到了下FFh,然后從0開始再計(jì)數(shù)到另一值,0pm,在電機(jī)速度為600ym時(shí)改方法誤差1%,還有從DSP硬例如74CM7(t-△)為FOh,而74CM()為004h,那么兩者件方面的設(shè)計(jì)也影響到測速的精度,DAP中計(jì)數(shù)器最大可容納相減的值不是我們真正需要的值,如圖3所示所以在這里要修0停3在一測油處理周期內(nèi)最大能檢測到中國煤化工改一下上面的公式。同理當(dāng)電機(jī)反相轉(zhuǎn)的時(shí)候也有上述問題。0x么最大可檢測出332100mCNMH配置定時(shí)器一,使得每0.1ms產(chǎn)生一次中斷來處理電機(jī)機(jī)械以起,側(cè)中速到高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)精位置的變化度很高,足以滿足工業(yè)需要,但在測量低速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)時(shí),在3.2電機(jī)轉(zhuǎn)速測量定范圍內(nèi)將失去精度,這個(gè)最大速度范圍對(duì)大多數(shù)電機(jī)從這里n2芳數(shù)靄虹mation& Applications儀器儀表與檢測技術(shù)《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》204年第23卷第3期Instrumentation and Measurement的速大小的影響。測量中精度很高,在低速測量中精度較低,但可以通過軟件修改下定時(shí)器的時(shí)基或者采用一個(gè)合適精度的馬盤來解決這個(gè)問題,應(yīng)該在實(shí)際測量中結(jié)合這幾個(gè)影響因素適當(dāng)調(diào)整這幾個(gè)參數(shù),例如對(duì)于轉(zhuǎn)速過慢的電機(jī),應(yīng)該增大速度處理頻率,但是在一些特殊情況下,例如在采樣間隔內(nèi)計(jì)數(shù)大于HFhh的情況,程計(jì)數(shù)絲取補(bǔ)的序應(yīng)適當(dāng)修改,不過對(duì)于大多數(shù)常用電機(jī)來說,上面的程序完全可以適用,而且精度非常高。T4CN7()→TCNT4=0x【+CN6參考文獻(xiàn)[1]劉和平,嚴(yán)利平等編.TM32F240XDSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002A中Pus4: terrEs. puMa ka[2 Texas Instruments, Field Orientated Control of Three phaseAC-motors[ Z]. (BPRA073), December 1997[3 Texas Instruments, TMS320F/C24x DSP Controllers Reference Guide CPU and Instruction Set[ Z].(SPRU160C), June 1999到灣作[4] Texas Instruments, TMS320LF/LC240xA DSP ControllersReference Guide. System and Peripherals[ Z].(SPRU357B),December 2001[5 Texas Instruments, TMS320F240 DSP Solution for ObtainingResolver Texas Instruments, Angular Position and Speed [Z](SPRA605), February 2000. Implementation of a speed Field Oriented圖4中斷程序框圖Control of3-phase PMSM Motor using TMS320F240[ Z]. (SPRA588)9y95結(jié)束語作者簡介;高瑞昌(1977-),男,北京科技大學(xué)模式識(shí)別與智能控制系統(tǒng)碩士從上面分析可以看出該方法在中速和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)速度究生,現(xiàn)從事嵌入式頓域的研究(上接第64頁)把密文、打包后的密鑰和加密后的摘要一起放入建立了基于PK的電子印章系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行,該方案有效一個(gè)數(shù)字信封連同印章文件發(fā)送給接收者。同時(shí)發(fā)送擁有公鑰的保證電子公文傳輸中的安全,實(shí)現(xiàn)了電子印章在應(yīng)用中的唯的數(shù)字證書。一性,完整性和不可否認(rèn)性的安全特征。該方案為電子印章應(yīng)接收方:用于網(wǎng)上報(bào)稅、網(wǎng)上的電子結(jié)算、企業(yè)的網(wǎng)上年檢、網(wǎng)上簽定合首先,當(dāng)打好的包到達(dá)目的地,首先應(yīng)該使用接收者的私鑰同、網(wǎng)上開發(fā)票等提供了參考價(jià)值。解密打包的密鑰。這一步將得到用于創(chuàng)建密文的加密密鑰。其次,用此隨機(jī)對(duì)稱密鑰來解密密文,得到原始的電子公文然6參考文獻(xiàn)后,用發(fā)送者的公鑰解密加密后的摘要。接收者可以通過發(fā)送] Andrew Nash,等著.張玉清,等譯.公鑰基礎(chǔ)設(shè)施者發(fā)送的數(shù)字證書來驗(yàn)證證書并提取公鑰。最后,將取得的電(PK)實(shí)現(xiàn)和管理電子安全M北京:清華大學(xué)出版社,200子公文通過散列算法來創(chuàng)建原始摘要,我們用明文摘要’來表2]張世永,網(wǎng)絡(luò)安全原理與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2003最后,比較兩份摘要,如果匹配:則[3]劉世棟,等基于CA的電子印章系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J(1)電子公文來自發(fā)送者國防科(2)電子公文在傳輸過程中沒有被篡改空航天YH中國煤化工用[M].北京:北京航CNMHG5總結(jié)作者簡介:劉楓(1981-),男,黑龍江雞西人,在校本科生,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)本文依據(jù)PKI的應(yīng)用原理,采用FKCA的加密解密技術(shù),網(wǎng)絡(luò)安全。Tecniques of Automation Applications I 73