电机控制的DSP软件框架.

电机控制的DSP软件框架
• 7、DSP外设的驱动软件库 • 明确区分外设相关与无关模块使软件易于移植 • 在软件的移植过程，需要清楚知道软件模块与DSP外设的 关联性，通过分割与割离外设相关性，使软件移植的风险 与调试工作量最小 • 举例：PWM信号调制算法与实际PWM产生外设分离。信 号调制算法是纯数学的，实现调制函数。它与PWM载波 频率、对称与非对称模式、死区、预分频等硬件特性无关。 • 程序举例 • 问：软件移植性与硬件升级换代？开发的起始点？
PWM驱动模 块 PWM_DRV
PWM3 PWM4 PWM5 PWM6
数字PID运 算模块 PID_REG3
Fdb
数字PID运 算模块 PID_REG3
Out
MfuncPeriod Angle
逆变器
Qs
Ds
Park变换 模块 PARK
Alpha Angle Beta
Alpha Beta
Clark变 换模块 CLARK
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• • • • 3、DSP控制软件模块结构图 3.1、控制流程图模块与软件流程图模块的一一对应 3.2、面向对象的软件开发方法—处理软件复杂化的最佳方法 问：控制流程图模块与软件流程图模块一一对应的好处是什么？
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• 同步电机矢量控制软件模块结构图 • 问：精确划分软件算法模块的好处？
As ImeansA Bs ImeansB Cs ImeansC VdcMeans
线电流和 直流母线 电压测量 模块 ILEG2_DC BUS_DRV
ADCIN_Ia ADCIN_Ib ADCIN_Ic ADCIN_DC
Speed
电机转速 计算模块 SPEED_FR Q
ElecTheta DirectionQep
增量式开发便于系统化测试
问：实际项目的开发过程是怎样的？
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• 电梯专用变频器软件系统设计与开发
用层次化观点分析电梯变频器的功能需求。软件采用四层递阶层次结构， 即某一层只能被其上层调用，而每一层中的大模块组是平行的，同一层模 块之间无耦合关系，从而实现软件功能的并行扩展。设计软件模块的基本 准则是模块间尽可能无耦合关系。 （1）DSP硬件外设管理层 由于TMS320F2811的外设编程十分复杂，而且保持软件对硬件平台的兼容 性在软件的整个生命周期至关重要，所以DSP硬件外设管理层设计的首要 任务是实现分割软件模块的硬件相关性，使上层软件模块独立于硬件。 问：实际软件还有哪些部分要仔细考虑，真实的电机控制软件是怎样的？
• 具体软件对象介绍 • 问：在CCS中如何实现OOP？ • (1)空间矢量脉宽调制算法
具体对象SVGEN_MF描述
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• 具体软件对象介绍 • (2)全比较方式PWM驱动对象 • 问：应该怎样建立对象开发文档？
具体对象FC_PWM_DRV描述 (3)ADC对象
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设备运行逻辑管理层
设备模式
模式状态
控制策略组态
用户接口管理层
基于CAN总线的功能扩展
数字式操作器管理
输入/输出可编程逻辑宏
功能算法模块层
虚拟浮点运算
基本数字信号处理模块
电机辨识与控制模块
DSP硬件外设管理层
ADC_DRV
CAN_DRV
SVPWM _DRV
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• 电机控制的流程图描述—交流异步无速度传感器—用流程 图表示控制机理与方法 • 问：流程图的本质是什么？
• 8、电机控制算法模块对象 • 重用性、兼容性、可预测性与扩展性 • （Reusability,Compatibility,Predictability and Expandability） • 软件实例: • 问：什么是面向对象的软件开发方法？OOP？
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1、电机控制的知识背景 2、V/F控制 3、矢量控制(FOC) 3.1矢量控制是独立控制交流电机转矩与磁通的一种控 制方法 3.2直接磁场定向控制（FOC）是通过磁通估计或测 量直接测量转子磁通转角的一种方法 3.3间接磁场定向控制（FOC）是通过测量速度等间 接计算转子磁通转角的一种方法 问:为什么电机数字控制对CPU运算能力提出了严峻挑 战?
• • • 9、DSP实时控制软件的多任务性 嵌入式实时操作系统与基于中断的实时多任务机制 问：为什么不基于DSP/BIOS开发电机控制程序？
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• 10、DSP软件的增量式开发方法 里程碑式的软件开发方法----微软的秘 密 软件的开发与测试是内嵌的
增量式开发依赖于软件的模块化设计
ElecTheta DirectionQepFra Baidu bibliotek
QEP_A
QEP编码器 模块 QEP_DRV
QEP_B QEP_Z
Q E P
PMSM
• 4、DSP软件的层次结构—四层或五层，面向对象的软件 架构 • 问：层次结构与软件内部解耦的关系？
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• 5、基本的Q-MATH 库与虚拟浮点运算 • （1）TMS320C28X IQmath库是高度优化与高精 度的算术函数库，可以无缝地把浮点数运算转换 为TMS320C28X定点数。定点运算达到最快的运 算速度，以满足实时系统的要求。IQmath库远比 标准C函数库快，同时运算精度也有保证。 • （2）基于IQmath库开发应用算法程序 • 问：为什么实际实时应用中偏好采用IQmath库？
IdRef SpeedRef Ref Ref Fdb
数字PID运 算模块 PID_REG3
Out Ds
Alpha
Ualpha
Ta MfuncC1
PWM1 PWM2
Qs Out Ref Fdb
Park逆 变换模块 I_PARK
Beta
Ubeta
SVPWM生 成模块 SVGEN_DQ
Tb Tc
MfuncC2 MfuncC3
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• • • 芯片功能：把所有电机控制功能集成在一个芯片中成为一个控制器 （1）通信协议栈（2）速度设定规划（3）磁通估计（4）对象辨识（5）磁场定向控制 问：为什么工程实际中偏向采用单个CPU而不是多个CPU并行处理？
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• 2、电机控制原理描述—交流永磁同步有速度传感器 • 交流电机控制的复杂性：频率可变的功率变流器、电机复杂的动态特性、 电机参数的变化、含有谐波反馈信号的处理，庞大复杂的人机接口 • 问：应该怎样看待与处理实际电机控制的复杂性？