1 引言
tms320f2812是ti公司一款高性能運(yùn)動(dòng)處理器^[1]，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子等領(lǐng)域。f2812的主頻可達(dá)150mhz，并集成眾多外設(shè)資源：128k*16的flash，18k*16的saram，標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口，串行外設(shè)接口，增強(qiáng)型can總線接口，另外強(qiáng)大的事件管理器，特別適用于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域^[2]。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)以ttms320f2812為核心，通過(guò)cpld來(lái)架構(gòu)外圍電路，外圍電路包括外擴(kuò)的16位a/d芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)電流、電壓的高精度采樣，另外外擴(kuò)了sram增加系統(tǒng)存儲(chǔ)空間，通訊部分設(shè)計(jì)了rs-485串行通信以及can通訊，實(shí)現(xiàn)與主控機(jī)的通訊。主控器的構(gòu)成如下圖1所示。

圖1 主控器的構(gòu)成框圖

3 外圍電路的架構(gòu)
根據(jù)具體的需要可以外擴(kuò)諸如a/d、d/a、lcd等外設(shè)，f2812的多功能復(fù)用i/o口就顯得捉襟見肘，另外f2812的速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于lcd這些外設(shè)，兩者直接接口速度不匹配，只利用軟件尚不能很好的協(xié)調(diào)接口時(shí)序，必須在兩者之間加相應(yīng)的緩沖電路，而使用cpld就可以輕松的實(shí)現(xiàn)f2812與外設(shè)的時(shí)序接口，cpld還可以起到地址譯碼的作用，可以大大方便硬件電路的設(shè)計(jì)，另外cpld具有引腳重定義功能，使得pcb的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。本系統(tǒng)采用xilinx公司的xc9500xl系列的cpld（xc95144xl），xc9500xl 系列整合了先進(jìn)的架構(gòu)和有效的制造工藝，可以提供最大的系統(tǒng)靈活性、高性能、較快的面市時(shí)間以及較低的系統(tǒng)總成本。 xc95144xl采用3.3v供電，可以直接與f2812接口，而不需要額外的電平轉(zhuǎn)換芯片，提供144個(gè)宏單元，并具有多種封裝選項(xiàng)和 i/o 性能，能夠很輕松地實(shí)現(xiàn)不同密度器件間的移植。先進(jìn)的、第二代管腳鎖定技術(shù)，無(wú)需改變板布局即可輕松實(shí)現(xiàn)重設(shè)計(jì)?？梢韵到y(tǒng)編程（isp）和全 ieee 1149.1 jtag 邊界掃描。針對(duì)那些需要快速設(shè)計(jì)開發(fā)的先進(jìn)系統(tǒng)^[3]，xc9500xv cpld 提供了無(wú)與倫比的性能和更長(zhǎng)的系統(tǒng)使用壽命，以及更強(qiáng)大的現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)性能和最高的編程可靠性與易用性。f2812與xc95144xl的接口采用總線方式，接口原理圖如圖2所示。

圖2 接口原理圖

4 存儲(chǔ)部分設(shè)計(jì)
f2812片內(nèi)含有128k×16bit的flash，另含有1k×16bit otp（一次可編程）rom，足以滿足電氣平臺(tái)系統(tǒng)程序及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，不需要外部擴(kuò)展rom或者flash，內(nèi)部ram為18k×16bit^[4]，如果運(yùn)行較大的程序或者較復(fù)雜的算法就顯得力不從心，因此需要外部擴(kuò)展ram，本系統(tǒng)選用issi公司的is61lv51216 sram，大小為512k×16bit，采用高速cmos技術(shù)，存儲(chǔ)速度可達(dá)8ns，低功耗，供電電壓3.3v，可與f2812直接連接，不需要外接電平轉(zhuǎn)換芯片，工作溫度-65℃～150℃，滿足工業(yè)級(jí)溫度的需要。將此sram映射在zone6區(qū)，即地址范圍為0x10，0000－0x17，ffff，圖3所示為f2812與is61lv51216的接口原理圖，f2812的數(shù)據(jù)總線，地址總線，片選及讀/寫直接與is61lv51216連接。

圖3 f2812與is61lv51216的接口原理圖

5 通訊部分設(shè)計(jì)
f2812提供sci接口，可以方便的進(jìn)行rs-485通信。本身自帶can控制器，只要外接can收發(fā)器即可實(shí)現(xiàn)can通信^[5]。
本設(shè)計(jì)采用max485e實(shí)現(xiàn)rs485通信。max485e是maxim公司推出的用于要求高速通信在惡劣環(huán)境下支持rs一485協(xié)議的低功耗收發(fā)器，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)2.5mbps。它內(nèi)部有一個(gè)輸人接收器和一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器，具有輸入接收器和輸出驅(qū)動(dòng)器使能管腳，當(dāng)不使能時(shí)，輸入接收器和輸出驅(qū)動(dòng)器處于高阻態(tài)。輸入接收器和輸出驅(qū)動(dòng)器可抗±15kv的靜電沖擊。驅(qū)動(dòng)器具有短路電流限制并且可以由溫控切換電路將輸出置為高阻態(tài)，以防止過(guò)大的功率損耗而對(duì)器件造成損害。輸入接收器具有故障自動(dòng)保險(xiǎn)特點(diǎn)，以確保在輸入開路時(shí)，驅(qū)動(dòng)器也能輸出邏輯高信號(hào)。半雙工工作，可帶32個(gè)終端；工作溫度范圍：max485ee為-40℃～85℃。如圖4所示為f2812與rs485e接口原理圖：ro和di端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入，當(dāng)與f2812芯片連接時(shí)應(yīng)分別與scirxd和scitxd端相連；／re和de端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)／re為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)，當(dāng)de為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，由于max485e工作在半雙工狀態(tài)，發(fā)送和接收共用同一物理信道，該信道必須分時(shí)復(fù)用，圖中的／re和de連接端即為控制信號(hào)端。max485e的a端和b端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端，當(dāng)a引腳電平高于b時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)a腳電平低于b時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。

圖4 f2812與rs485e接口原理圖

作為一種串行通信總線，can(controller area network)即控制器局域網(wǎng)在國(guó)際上應(yīng)用很廣泛。它最初被設(shè)計(jì)為汽車工業(yè)中的微控制器通信用，由于它具有高可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)、在多主系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)及很高的實(shí)時(shí)性，現(xiàn)在can 總線已經(jīng)在汽車工業(yè)、航天工業(yè)等領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中得到了很廣泛的應(yīng)用，并且是目前最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
本設(shè)計(jì)采用周立功公司的ctm1050實(shí)現(xiàn)can通信。ctm1050是一款帶隔離的高速can收發(fā)器模塊，該模塊內(nèi)部集成了所有必需的can隔離及can收、發(fā)器件，這些都被集成在不到3平方厘米的模塊上。模塊的主要功能是將can控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為can總線的差分電平并且具有dc 2500v的隔離功能。

6 模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分設(shè)計(jì)
ads8364是ti公司的一款具有16位精度的ad轉(zhuǎn)換芯片，該ad芯片具有6通道，分為a、b、c三組，分別由holda、holdb、holdc控制，6通道可以同時(shí)采樣，最大采樣速率可達(dá)250kbps。模擬量輸入采用差分形式，大大提高了信號(hào)的抗干擾能力，也可以通過(guò)信號(hào)調(diào)理，輸入單端電壓信號(hào)。ads8364內(nèi)部含有參考電壓，只需要將refin和refout連接，就可以為ads8364提供參考電壓。需要為ads8364提供外部時(shí)鐘，而f2812含有豐富的pwm資源可以作為ads8364的外部時(shí)鐘。tms320f2812與ads8364的連接如圖5所示。

圖5 tms320f2812與ads8364的連接圖

7 結(jié)束語(yǔ)
本電氣平臺(tái)已應(yīng)用于三相交流異步電機(jī)的控制，并取得了良好的效果，尤其是外擴(kuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的應(yīng)用，充分的滿足了交流電機(jī)矢量控制對(duì)電流精度的要求，另外cpld的應(yīng)用也極大的減輕了dsp的工作量，增強(qiáng)了dsp處理數(shù)據(jù)和復(fù)雜算法的能力。

作者簡(jiǎn)介
潘冬寧(1984-) 男 碩士研究生，主要從事伺服控制方面的應(yīng)用研究。

參考文獻(xiàn)
[1] texas instrument.tms320f2812 digital signal processors,pdf,2003.
[2] texas instrument. tms320f28x event manager peripheral reference guide,pdf,2003.
[3] xilinx. xc9536xl high performance cpld,pdf,2001.