DSP原理及电机控制系统应用

上篇 基础篇
第1章 DSP处理器简介
1.1 DSP芯片的主要特点2
1.2 电机控制对DSP的要求5
1.3 飞思卡尔DSP简介6
1.3.1 DSP56800内核的特点6
1.3.2 DSP56800E内核的特点8
1.3.3 电机控制用DSP简介10
1.3.4 典型飞思卡尔DSP的引脚分布及其主要特点15
第2章 DSP56800E内核的结构
2.1 核心编程模型25
2.2 双哈佛存储器结构27
2.3 系统结构与外设接口28
2.3.1 内核结构28
2.3.2 地址总线29
2.3.3 数据总线30
2.3.4 数据算术逻辑单元（ALU）30
2.3.5 地址产生单元（AGU）31
2.3.6 程序控制器与硬件循环单元31
2.3.7 位操作单元32
2.3.8 增强型片内仿真单元（增强型OnCE）32
2.4 DSP56800E内核之外的模块32
2.4.1 程序存储器33
2.4.2 数据存储器33
2.4.3 引导存储器33
2.4.4 外部总线接口34
2.5 DSP56800E数据类型34
2.5.1 数据格式34
2.5.2 有符号整数34
2.5.3 无符号整数35
2.5.4 有符号小数35
2.5.5 无符号小数35
第3章 DSP56F8300 DSP外设
3.1 模/数转换器（ADC）36
3.1.1 简介36
3.1.2 特点36
3.1.3 功能简介38
3.1.4 输入多路转换器功能39
3.1.5 ADC采样转换操作模式40
3.1.6 ADC数据处理41
3.1.7 顺序采样与同时采样42
3.1.8 扫描顺序42
3.1.9 低功耗操作模式43
3.1.10 ADC停止操作模式44
3.1.11 校准45
3.1.12 引脚说明47
3.1.13 时钟48
3.1.14 中断49
3.2 计算机操作正常（COP）模块49
3.2.1 简介49
3.2.2 特点50
3.2.3 功能简介50
3.2.4 定时规范51
3.2.5 复位后的COP51
3.2.6 中断51
3.2.7 等待模式操作51
3.2.8 停止模式操作51
3.2.9 调试模式操作52
3.3 外部存储器接口（EMI）52
3.3.1 简介52
3.3.2 特点52
3.3.3 功能简介52
3.4 片内时钟合成模块（OCCS）54
3.4.1 简介54
3.4.2 特点54
3.4.3 功能简介55
3.4.4 晶体振荡器59
3.4.5 张弛振荡器59
3.4.6 锁相环（PLL）60
3.4.7 PLL频率锁相检测器模块62
3.4.8 参考时钟丢失检测器62
3.4.9 操作模式62
3.4.10 晶体振荡器63
3.4.11 陶瓷振荡器63
3.4.12 外部时钟源63
3.4.13 内部时钟源64
3.4.14 中断64
3.5 Flash存储器（FM）64
3.5.1 简介64
3.5.2 特点65
3.5.3 工作原理65
3.5.4 功能简介67
3.5.5 中断67
3.5.6 复位68
3.6 FlexCAN总线模块（FC）68
3.6.1 简介68
3.6.2 特点69
3.6.3 功能简介70
3.6.4 特殊执行模式76
3.6.5 中断78
3.6.6 复位78
3.7 通用输入/输出模块（GPIO）78
3.7.1 简介79
3.7.2 特点80
3.7.3 逻辑框图80
3.7.4 操作模式80
3.7.5 中断81
3.8 能量管理器（PS）81
3.8.1 简介81
3.8.2 特点81
3.8.3 功能简介82
3.9 脉宽调制模块（PWM）84
3.9.1 简介84
3.9.2 特点84
3.9.3 功能简介84
3.9.4 软件输出控制98
3.9.5 PWM发生器装载99
3.9.6 故障保护103
3.9.7 操作模式105
3.9.8 引脚说明105
3.9.9 中断106
3.10 正交解码器模块106
3.10.1 简介107
3.10.2 特点107
3.10.3 功能简介107
3.10.4 操作模式110
3.10.5 引脚说明110
3.10.6 中断111
3.11 串行通信接口模块（SCI）111
3.11.1 简介111
3.11.2 特点111
3.11.3 功能简介113
3.11.4 特殊工作模式121
3.11.5 中断123
3.12 串行外设接口模块（SPI）124
3.12.1 简介124
3.12.2 特点125
3.12.3 工作模式126
3.12.4 引脚说明128
3.12.5 传输格式129
3.12.6 传输数据131
3.12.7 错误产生条件132
3.12.8 复位135
3.12.9 中断135
3.13 温度传感器模块136
3.13.1 简介136
3.13.2 特点136
3.13.3 功能简介137
3.13.4 工作模式138
3.14 正交定时器模块138
3.14.1 简介139
3.14.2 特点140
3.14.3 功能简介140
3.14.4 工作模式142
3.14.5 中断151
3.15 电压调节器152
3.15.1 简介152
3.15.2 特点152
3.15.3 功能简介152
3.15.4 工作模式153
3.15.5 引脚说明153
第4章 DSP软件开发平台
4.1 软件开发平台(IDE)简介154
4.1.1 CodeWarrior IDE的组成154
4.1.2 利用CodeWarrior IDE的开发流程155
4.2 处理器专家接口（PEI）简介157
4.2.1 PE特点157
4.2.2 PE代码生成158
4.2.3 PE嵌入豆159
4.2.4 处理器专家窗口160
第5章 数据观察
5.1 启动数据观察167
5.2 数据目标对话框168
5.2.1 存储器168
5.2.2 寄存器169
5.2.3 变量169
5.2.4 HSST170
5.2.5 图形窗口特性170
第6章 标么值系统与定点数运算
6.1 整数运算——运算符与表达式171
6.2 小数运算——定点DSP的数字定标与定点小数运算原理172
6.2.1 数字定标的基本概念172
6.2.2 定点运算的数字定标173
6.3 采用固定Q15定标的运算规则177
6.3.1 运算规则177
6.3.2 软件实现179
6.4 标么化系统与数字定标180
6.4.1 标么化系统180
6.4.2 基于标么化系统的控制器设计181
下篇 应用篇
第7章 DSP控制系统设计
7.1 控制电路187
7.1.1 DSP最小系统188
7.1.2 DSP基本外围电路190
7.2 开关电源194
7.3 电流与电压检测196
7.4 键盘显示196
7.5 控制板的配置与结构198
第8章 电机控制常用驱动模块实现
8.1 利用PE快速建立一个工程199
8.2 GPIO口应用204
8.3 模/数转换器应用208
8.3.1 顺序采样208
8.3.2 同时采样213
8.4 PWM模块应用215
8.4.1 PWM输出控制215
8.4.2 PWM控制ADC同步采样218
8.5 定时器应用223
8.5.1 计数模式223
8.5.2 定时模式225
8.6 串行通信应用228
第9章 电机控制函数库
9.1 基本函数232
9.1.1 MCLIB_Sin232
9.1.2 MCLIB_Cos233
9.1.3 MCLIB_Sin2235
9.1.4 MCLIB_Cos2236
9.1.5 MCLIB_Tan237
9.1.6 MCLIB_Atan238
9.1.7 MCLIB_AtanYX239
9.1.8 MCLIB_Asin240
9.1.9 MCLIB_Acos241
9.1.10 MCLIB_Sqrt242
9.1.11 MCLIB_SetRandSeed16244
9.1.12 MCLIB_Rand16244
9.1.13 MCLIB_GetSetSaturationMode245
9.1.14 MCLIB_InitAtanYXShifted246
9.1.15 MCLIB_AtanYXShifted247
9.2 坐标变换函数249
9.2.1 MCLIB_ClarkTrfm249
9.2.2 MCLIB_ClarkTrfmInv250
9.2.3 MCLIB_ParkTrfm251
9.2.4 MCLIB_ParkTrfmInv253
9.3 调节器函数254
9.3.1 MCLIB_ControllerPI254
9.3.2 MCLIB_ControllerPI2256
9.4 旋转变压器应用函数258
9.4.1 MCLIB_InitTrackObsv258
9.4.2 MCLIB_CalcTrackObsv259
9.4.3 MCLIB_GetResPosition264
9.4.4 MCLIB_GetResSpeed266
9.4.5 MCLIB_GetResRevolutions267
9.4.6 MCLIB_SetResPosition269
9.4.7 MCLIB_SetResRevolutions270
9.5 PWM调制技术函数271
9.5.1 MCLIB_SvmStd271
9.5.2 MCLIB_SvmU0n273
9.5.3 MCLIB_SvmU7n275
9.5.4 MCLIB_SvmAlt277
9.5.5 MCLIB_SvmIct279
9.5.6 MCLIB_SvmSci281
9.5.7 MCLIB_ElimDcBusRip283
9.6 斜坡函数285
第10章 异步电机的DSP控制
10.1 异步电机变压变频控制（VVVF）287
10.1.1 异步电机变压变频控制原理287
10.1.2 异步电机变压变频控制系统设置288
10.1.3 软件设计289
10.2 空间矢量PWM调制 291
10.2.1 空间矢量PWM调制基本原理291
10.2.2 空间矢量PWM的数字化实现294
10.2.3 标准空间矢量PWM与正弦PWM的对比300
10.3 异步电机矢量控制301
10.3.1 坐标变换302
10.3.2 异步电机的动态数学模型303
10.3.3 转子磁场定向的矢量控制方法305
10.3.4 调节器设计310
10.3.5 异步电机矢量控制的DSP实现方法317
10.4 异步电机三电平SVPWM控制322
10.4.1 异步电机三电平逆变器工作原理322
10.4.2 各个基本矢量作用时间计算方法325
10.4.3 三电平SVPWM控制的DSP实现340
第11章 无刷直流电机的DSP控制
11.1 无刷直流电机控制原理352
11.1.1 BLDC电机模型353
11.1.2 反电势检测354
11.1.3 换相操作355
11.1.4 启动与转子对齐356
11.1.5 速度控制357
11.2 无刷直流电机控制DSP实现方法357
11.2.1 系统构成357
11.2.2 启动控制358
11.2.3 反电势过零检测与换相控制359
11.2.4 反电势过零检测BLDC控制的嵌入豆360
11.2.5 系统DSP实现363
第12章 永磁同步电机的DSP控制
12.1 PMSM电机模型365
12.2 PMSM矢量控制DSP实现方法366
12.2.1 系统构成366
12.2.2 软件控制简要说明367
12.2.3 转子位置与速度检测368
12.3 控制系统软件模块说明370
第13章 开关磁阻电机的DSP控制
13.1 简介372
13.2 开关磁阻电机系统组成372
13.3 开关磁阻电机工作原理373
13.4 开关磁阻电机的控制374
13.4.1 电压控制374
13.4.2 电流控制375
13.5 转子位置检测376
13.5.1 启动阶段DSP软件算法376
13.5.2 正常换相阶段DSP软件算法378
13.6 基于DSP的开关磁阻电机控制379
参考文献380