TMS320F28335 DSP在控制双轴转台方面的应用

TMS320F28335 DSP在控制双轴转台方面的应用
【摘要】双轴转台通过方位轴和俯仰轴的合成运动，实现二维控制;本论文中，转轴的动力设备采用力矩容量大，响应快的直流力矩电动机;应用角位变送器，进行实际位置的测量，在闭环的控制下，满足精度要求;TMS320F28335 DSP 作为控制芯片对转台的运动进行控制，应用到了TMS320F28335 DSP中的SCI 和PWM模块。

【关键词】转台;方位轴;俯仰轴;DSP;SCI;PWM
1.系统介绍
整个控制系统以TMS320F28335DSP为CPU，它作为主控芯片。

上位机与DSP通过RS422进行通讯，上位机将转台的目标位置指令发送给DSP。

角位变送器通过RS232将转台当前的实际位置反馈给DSP。

DSP将接收到的目标位置指令与反馈回来的实际位置进行PID运算，将解算出的数据赋给PWM模块，最终通过调节PWM的占空比控制电机的运动。

2.硬件
总体硬件控制系统包括dsp主控板控制部分和电机驱动板控制部分。

主控板电气控制部分包括供电电路、程序仿真口、488电路组成的422通信、232通信电路、I/O口电路，电机驱动板控制部分包括电源供电电路、方位MSK4201驱动模块电路、俯仰MSK4201驱动模块电路。

上位机通过422通信给DSP发送预定位置指令，通过DSP中PWM调节来控制俯仰、方位电机的运动状态，另外通过232通信检测转台的实际运动位置送给DSP，通过PID调节使转台到达预定位置，从而完成整体控制。

（1）电源模块
MSK4201驱动模块DC12V供电电路;
角位变送器DC24V供电电路;
主控板DC5V供电电路;
片内CPU DC1.8V供电电路;
片内flash、片内I/O、仿真下载口，DC3.3V供电电路;
（2）14针仿真下载口
（3）RS-422通讯串口
RS-422是EIA推荐的“平衡式电压数字接口电路的电气特性标准”。

此标准是为改善RS-232C标准的电气特性和与RS-232C兼容而制定的。

它的特点是采用平衡发送，差分接收方式。

其中发送接收一个信号均用两条线，而完全不使用信号地，且数据传输更远，抗干扰能力更强。

MAXIM公司的MAXR88收发器芯片主要为了满足RS-422通讯而设计的一种芯片。

在此论文中用RS-422通讯，实现上位机和DSP的通讯，上位机发送位置信号给DSP，DSP将接受的指令进行处理，计算出电机要运动到的目标位置。

（4）RS-232通讯串口
MAX232是德州仪器公司推出的一款兼容RS232标准的芯片。

由于电脑串口RS-232电平是-10V到+10V，而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0到+5V，max232就是用来进行电平转换的，该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。

在此论文中用RS-232实现角位变送器与DSP的通讯，将受到的数据处理，得到电机运动的实际位置。

（5）电机驱动模块
MSK4201芯片是控制转台电机的驱动模块，它等效于桥式PWM双极斩波电路，通过调节PWM占空比来改变输出电压，最终改变电机的速度大小，从而实现了对电机的自动控制。

当PWM的占空比为50%时，驱动模块模块输出电压为0V，控制电机停止。

当占空比大于50时，电机反转，并且随着占空比的增加，控制电机的速度逐渐增大。

当PWM占空比小于50%时，控制电机反转，并且随着占空比的减小，但控制电机速度逐渐增大。

3.软件
3.1 程序流程
软件主要分为五大模块：定时器模块，RS422模块，RS232模块，PID模块，PWM模块。

主函数里面有一个while循环，while循环里有一个RS422子函数，一个时间中断函数。

RS232子函数，PID子函数，PWM子函数都在时间中断里面。

每进一次中断便将中断里面的子函数执行一遍。

3.2 RS422子函数流程
RS422实现上位机和DSP的通讯，上位机发送目标指令（转台要运动到的位置）。

RS422子函数，首先对SCIC进行初始化，然后进入for循环，最多接收13个字节。

如果收到数据，接收缓冲寄存器便为1，判断条件成立，将接收到的数据存到数组里并且加以处理。

3.3 RS232子函数流程
RS232通讯将转台的实际位置，通过旋转变压器和角位变送器反馈给DSP。

RS232的程序和RS422的程序原理一样，只是寄存器不同，RS422用的时SCIC而RS232用的是SCIA。

3.4 PID子函数流程
PID子函数将上位机发送的，目标位置和角位变送器反馈的实际位置进行计算，得到PWM所需要设置的占空比。

4.程序
422通讯：上位机与DSP的通讯程序。

void rx422（void）
{
Uint16 i=0，j，k=0;
scic_fifo_init（）;
scic_echoback_init（）;
ScicRegs.SCIFFRX.bit.RXFFOVRCLR=1;
for（i=0;i<13;i++）
{
while（ScicRegs.SCIFFRX.bit.RXFFST ！=1）
{
if（（i>4）&&（ReceivedChar[i]==0）&&（ReceivedChar[i-1]==0xFE）&&（ReceivedChar[i-2]！=0xFD））。