設(shè)計(jì)高性能和低功耗的電機(jī)控制系統(tǒng)（一）

　　本文概述了電機(jī)控制設(shè)計(jì)方面的事項(xiàng)，例如多個(gè)電機(jī)控制、磁場(chǎng)定向控制、功率因數(shù)校正和傳感器控制。此外還介紹了當(dāng)今的微控制器（MCU）如何使各種廣泛的應(yīng)用具有更大精度、更小功耗和更低成本。

　　當(dāng)今的微控制器（MCU）可使各種廣泛的應(yīng)用具有更大精度、更小功耗和更低成本，包括：

　　● 帶有風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的白色家電和設(shè)備，例如洗衣機(jī)和冰箱

　　● HVAC（取暖、通風(fēng)和空調(diào)）系統(tǒng)

　　● 用于電機(jī)控制、電源逆變器和機(jī)器人的工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)

　　● 汽車控制系統(tǒng)，包括動(dòng)力轉(zhuǎn)向、防鎖死剎車和懸架控制

　　TI了解開(kāi)發(fā)者在設(shè)計(jì)這些高性能電機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)面臨的挑戰(zhàn)。制造商尋求引入先進(jìn)的控制算法以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化，而日益增加的政府法規(guī)要求更高效的功耗和減少EMI。

　　為了幫助開(kāi)發(fā)人員應(yīng)對(duì)這些多種多樣的挑戰(zhàn)，TI提供了TMS320C2000 Piccolo MCU系列。Piccolo MCU具有優(yōu)化的架構(gòu)，集成了專用外設(shè)，能夠：

　　● 使用實(shí)時(shí)算法獲得更精確的控制

　　● 通過(guò)功率因數(shù)校正（PFC）獲得更高的功效和更好的控制

　　● 支持通過(guò)單芯片控制多個(gè)電機(jī)

　　● 通過(guò)無(wú)傳感器控制簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

　　● 降低系統(tǒng)復(fù)雜性和成本

　　Piccolo的優(yōu)點(diǎn)Piccolo MCU利用TI的高性能TMS320C28x內(nèi)核，提供以單一獨(dú)立控制器控制系統(tǒng)所需的所有性能和外設(shè)。通過(guò)充足的余量和專用外設(shè)，Piccolo MCU使開(kāi)發(fā)者能夠?qū)崿F(xiàn)更先進(jìn)的控制算法，在進(jìn)一步提高性能的同時(shí)降低系統(tǒng)成本。

　　Piccolo架構(gòu)已針對(duì)數(shù)字控制應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，具有先進(jìn)的架構(gòu)特性，增強(qiáng)了高速信號(hào)處理能力。Piccolo的主CPU內(nèi)核具有單周期32×32位乘法及累積單元等內(nèi)置DSP功能，大幅度提高了計(jì)算速度。此外，諸如ADC和PWM等控制外設(shè)設(shè)計(jì)得非常靈活，能夠輕松適應(yīng)幾乎任何用途，而需要的軟件開(kāi)銷極小。例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器所具有的自動(dòng)序列發(fā)生器允許開(kāi)發(fā)者進(jìn)行編程，以循環(huán)通過(guò)特定次序的樣本，這樣當(dāng)應(yīng)用程序需要時(shí)值已就緒。使用更智能的控制外設(shè)和強(qiáng)大的CPU內(nèi)核，控制環(huán)路運(yùn)行更緊密，既改進(jìn)了控制算法的動(dòng)態(tài)特性，又減少了干擾行為。

　　TMS320F2803x和F2806x Piccolo MCU上集成的控制律加速器（CLA）是一個(gè)32位浮點(diǎn)數(shù)學(xué)加速器，它能有效承載主CPU內(nèi)核的高速控制環(huán)路。CLA在不經(jīng)過(guò)CPU內(nèi)核的前提下通過(guò)對(duì)外設(shè)的直接訪問(wèn)和響應(yīng)外設(shè)中斷的能力實(shí)現(xiàn)此過(guò)程。與獨(dú)立內(nèi)核相似，CLA有自己的指令集和內(nèi)存空間，可以完全獨(dú)立于CPU進(jìn)行操作。

　　其他重要的Piccolo MCU特性包括：