實踐之基于ADI Blackfin ADSP 的直流電機驅動

上午一直跟同學們討論關于直流電機驅動的問題，下午終于實現了，寫出來給大家分享一下。

主要用直流電機實現車庫的控制，以下為實現原理：

1、直流電動機的PWM電路原理
晶體管的導通時間也被稱為導通角а，若改變調制晶體管的開與關的時間，也就是說通過改變導通角а的大小，如下圖所示，來改變加在負載上的平均電壓的大小，以實現對電動機的變速控制，稱為脈寬調制(PWM)變速控制。在PWM變速控制中，系統采用直流源，放大器的頻率是固定，變速控制通過調節脈寬來實現。構成PWM的功率轉換電路或者采用H橋式驅動，或者采用T式驅動。由于T式電路要求雙電源供電，而且功率晶體管承受的反向電壓為電源電壓的兩倍。因此只適用于小功率低電壓的電動機系統。而H橋式驅動電路只需一個電源，功率晶體管的耐壓相對要求也低些，所以應用得較廣泛，尤其用在耐高壓的電動機系統中。

脈寬調制(PWM)變速原理圖

2、直流電動機的PWM等效電路
如下圖所示：是一個直流電動機的PWM控制電路的等效電路。在這個等效電路中，傳送到負載(電動機)上的功率值決定于開關頻率、導通角度及負載電感的大小。開關頻率的大小主要和所用功率器件的種類有關，對于雙極結型晶體管(GTR)，一般為lkHz
至5kHz，小功率時(100W，5A以下)可以取高些，這決定于晶體管的特性。對于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，一般為5kHz至l2kHz；對于場效應晶體管(MOSFET)，頻率可高達2OkHz。另外，開關頻率還和電動機電感有關，電感小的應該取得高些。

驅動的實現：

ucLinux 下的直流電機程序包括模塊驅動程序和應用程序兩部分。Module 驅動程序實現了以
下方法：
static struct file_operations Blackfin_dcm_fops = {
owner: THIS_MODULE,
open:Blackfin_dcm_open,
ioctl:Blackfin_dcm_ioctl,
release: Blackfin_dcm_release,
};
開啟設備時，配置 IO 口為定時器工作方式：
({ GPBCON =~ 0xf; GPBCON |= 0xa; })
配置定時器的各控制寄存器：
({ TCFG0 = ~(0x00ff0000);
TCFG0 |= (DCM_TCFG0);
TCFG1 = ~(0xf);
TCNTB0 = DCM_TCNTB0; /* less than 10ms */
TCMPB0 = DCM_TCNTB0/2;
TCON =~(0xf);
TCON |= (0x2);
TCON =~(0xf);

TCON |= (0x19); })
在Blackfin_dcm_ioctl中提供調速功能接口：
case DCM_IOCTRL_SETPWM:
return dcm_setpwm((int)arg);
應用程序dcm_main.c中調用：
ioctl(dcm_fd, DCM_IOCTRL_SETPWM, (setpwm * factor));
從而實現直流電機速度的調整。