TMS320F2812型DSP在車輛四輪轉向控制系統中的應用

1 引言

數字信號處理器(Digital Signal Processor,簡稱DSP), 是一種適合于數字信號處理運算的微處理器，能夠實現實時快速的數字信號處理算法。通常，由一個以DSP為基礎的內核，配以測量控制所需的外圍功能電路，集成在單一芯片內，使芯片價格大大降低，體積縮小，結構緊湊，使用便捷，可靠性提高。因此，集成DSP芯片的多功能板是電機應用、勵磁脈沖控制系統、電力保護系統的理想選擇。本文采用了超拓工控的CS4U9813可編程智能多功能板作為伺服電機的控制器來實現汽車后輪轉向功能，該板集成有TI公司的高性能 DSP芯片TMS320F2812。

2 TMS320F2812的結構特點[1][4]

TMS320F2812是TI公司最新推出的目前市場上最先進、功能最強大的32位定點DSP芯片。它既具有數字信號處理能力，又具有強大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特別適用于工業自動化、電機、馬達伺服控制系統。TMS320F2812芯片結構采用改進的程序與數據存儲分開的哈佛結構，8級流水線作業，128位的密匙保護，幾乎所有指令都在6.67ns(150MHZ)內完成,高達1MB的外部存儲器接口，最多有56個獨立的可編程、多用途的輸入 /輸出(GPIO)引腳,是實現運動控制系統的最佳選擇。功能框圖如圖1所示，其主要性能如下:

圖1 功能框圖

(1) 高性能的32位中央處理器
l 主頻150MHZ(時鐘周期6.67ns)，低功耗(核心低壓1.8V,I/O口3.3V)
l 16位×16位和32位×32位乘且累加操作以及16位×16位的兩個乘且累加
l 統一的寄存器編程模式，可達4M字的線性程序地址和數據地址

(2) 片內存儲器
l 8Kx16位的Flash存儲器
l 1Kx16位的OTP型只讀存儲器
l L0和L1:兩塊4Kx16位的單口隨機存儲器(SARAM)
l HO:一塊8Kx16位的單口隨機存儲器
l M0和M1:兩塊1Kx16位的單口隨機存儲器

(3) 時鐘與系統控制
l 支持動態的改變鎖相環的頻率(PLL)
l 片內振蕩器
l 看門狗定時器模塊
l CPU級和外設級中斷相結合的控制系統
(4) 豐富的外圍設備
l 兩個事件管理器(EVA、EVB)
l 串行外圍接口(SPI)
l 兩個串行通信接口(SCI),標準的UART
l 改進的控制器局域網絡(ECAN)
l 多通道緩沖串行接口(MCBSP)
l 16通道12位的數模轉換器(ADC)

3 四輪轉向控制系統的實現