基于DSP的雙足機器人運動控制系統設計
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2 電機調速原理
系統用PWM波形給出無刷直流電機的轉速信息，即利用電路一周期內的占空比變化，達到平均電壓值的改變，以對應電機不同的速度值。
在TMS320F2812中可以通過配置定時周期寄存器的周期值和比較單元的比較值來產生PWM，周期值用于產生PWM波的頻率，比較值用于產生PWM波的脈寬，改變比較值可以改變PWM波的占空比，改變周期值可以改變PWM波的頻率。以事件管理器A為例，單路PWM信號的產生過程如下：
定時器1作為產生PWM信號的時基，通過控制寄存器T1CON和周期寄存器TlPR設置時鐘周期，通過寄存器COMCONA設置比較單元的各個參數，產生出三角波信號，在寄存器CMPRl和ACTRA中分別設置比較值和比較輸出方式，設定的比較值實時與三角波信號比較，得到相應占空比的PWM信號。將定時器計數器T1CNT設置為連續增計數方式時，產生非對稱PWM波形，設定為連續增減計數方式時，可以得到對稱的PWM波形。本文引用地址：http://www.104case.com/article/162977.htm
圖2所示是對稱PWM波形產生的原理：若PWM輸出為高電平有效，則當三角波的當前值小于比較值時輸出為低電平，當三角波的當前值大于比較值時輸出為高電平；低電平有效時，則反之。
如果在寄存器DBTCONx中設置了死區時間值，則相應事件管理器所有PWM輸出通道使用同一個死區值。由于加入了死區，PWM波高電平脈沖的寬度減少了一個死區時間，但是周期沒有變化，所以高有效和低有效的PWM波形的占空比可分別用式(1)和(2)來計算。
通過調節占空比，可以調節輸出電壓，用這種無級連續調節的輸出電壓可以給出速度信息，因此可以通過調整PWM信號有效電平的寬度達到控制轉速的目的。
3 硬件設計
整個硬件電路包括DSP芯片TMS320F2812、電源、JTAG仿真接口、通訊、RAM、PWM、A／D、I／O擴展、備用端口、電機驅動和光電信號處理等模塊，其控制系統結構如圖3所示。
雙足機器人總電源采用24 V直流電源，為了滿足DSP及外圍電路的需要，需將電源轉換成5 V，3．3 V和1．8 V。首先使用DC-DC變換器將24 V轉換成5 V，再選用TPS767D318電源轉換芯片將5 V轉換成1．8 V和3．3 V。該芯片專門針對DSP設備提供穩壓電源，為雙電源輸出，每路電源的最大輸出電流為1 A，此外該芯片的電壓漂移非常低，在最大輸出電流為1 A的情況下為350 mV，每路輸出還有過熱保護、復位和監控輸出電壓等功能，能滿足系統對電源性能的要求。
系統特別留有JTAG接口電路，使控制器可以通過TDS510仿真器連接到計算機，其仿真信號采用JTAG標準IEEEll49．1，使用雙列14腳的插座，并將DSP上的EMU0和EMU1上拉連接至Vcc。
TMS320F2812自身集成CAN總線的控制模塊，所以在外圍電路中加入CAN總線收發器SN65HVD251D即可實現DSP與CAN總線的通信功能。為了確保在CAN總線傳輸信號的完整性，設計時在CAN總線的兩根傳輸線之間加上150 Ω的電阻進行阻抗匹配，可以提高CAN總線傳輸信號的精度。
利用XINTF的區域O和區域1擴展一塊存儲容量為(64K×16)b的RAM存儲器IS61LV6416-10T。其數據存取時間為10 ns，能滿足高速運行的需要，工作電壓為3．3 V，與DSP工作電壓一致，無需電平轉換電路。
此外，DSP控制系統中的I／0端口電壓絕大部分為3．3 V，而外部信號一般為5 V，因此需要將外部5 V信號轉換為符合DSP芯片要求的3．3 V信號，系統使用總線驅動器74LVX4245進行電平轉換。
電機驅動電路采用全橋驅動三相無刷直流電機的控制方式，由于要獨立控制5個電機，系統需按照前面的原理由DSP事件管理器生成PWM，并用其波形占空比給出轉速信息，該信息結合轉向、制動等信號通過控制電路轉換后進行電機的調速，這里使用三相無刷直流電機控制器MC33035。驅動電機時，MC33035的輸出信號施加到三相橋功率電路MPM3003上，決定功率開關器件開關頻度及換流器換相時機，使其產生出供電機正常運行所需的三相方波，根據速度電壓MC33035可改變底部半橋輸出脈沖寬度，相當于改變供給繞組的平均電壓，從而控制轉速。
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