基于dsp的交流伺服控制系统

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1、7.基于DSP的交流伺服运动控制系统7.1DSP运动控制系统7.2TITMS320C2xxx7.3TMS320C2xxx交流伺服系统7.1DSP运动控制系统目前，运动控制系统或电动机控制系统的实现方法主要有以下几种：(1)以模拟电路硬接线方式建立的运动控制系统。(2)以微控制器为核心的运动控制系统。(3)在通用计算机上用软件实现的运动控制系统。(4)利用专用芯片实现的运动控制系统。(5)用FPGA／CPLD等可编程逻辑器件实现的运动控制系统。(6)以可编程DSP控制器为核心构成的运动控制系统。嵌入式处理器的分类微控制器(MCU：Micro-ControllerUnit

2、)即单片机。早期比较流行的处理器，将整个计算机系统集成到一个芯片中，内部以某种微处理器为核心，并对ROM、RAM、总线、总线逻辑、定时器/计数器、I/O、串行口、A/D转换、D/A转换等必要外设加以集成。Intel8051微处理器(MPU：Micro-ProcessorUnit)必须在电路板上完成嵌入式系统功能。将MPU和其必要外设装配在一起的电路板称为单板机。ARM系列，MIPS数字信号处理器(DSP:DigitalSignalProcessor)对系统结构和指令进行特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也快。TITMS320C30片上系统(

3、System-on-Chip,SoC)将重要处理器的内核和各种外围的芯片器件整合在一起，进一步降低功耗。IntelPCA架构；PXA255嵌入式系统的基本组成SingleChipComputer/MicroControllerUnit（MCU）采用冯.诺依曼结构，程序和数据的存储空间合二而一除通用CPU所具有的ALU和CU，还有存储器（RAM/ROM）寄存器，时钟，计数器，定时器，串/并口，有的还有A/D，D/AINTELMCS/48/51/96（98）MOTOROLAHCS05/011DSP采用哈佛结构，程序和数据分开存储采用一系列措施保证数字信号的处理速度，如对F

4、FT的专门优化1、DSP与MCU的比较2、DSP特点多总线：片内多条数据、地址和控制总线流水线执行：多个控制和运算部件并行工作硬件乘法器特殊片上外设：Ø软件插入等待电路（便于与慢速设备接口）Ø数字锁相电路PLL（有利系统稳定）丰富片上存储器类型：RAM、ROM、Flash等丰富片上外部：定时器、异步串口、同步串口、DMA控制器、HPI接口、A/D和通用I/O口等JTAG（JointTestActionGroup）标准测试接口（IEEE1149标准接口）:便于对DSP作片上的在线仿真采用冯.诺依曼结构的处理器采用哈佛结构的DSP处理器1）对密集的乘法运算的支持GPP不是

5、设计来做密集乘法任务的，即使是一些现代的GPP，也要求多个指令周期来做一次乘法。而DSP处理器使用专门的硬件来实现单周期乘法。DSP处理器还增加了累加器寄存器来处理多个乘积的和。累加器寄存器通常比其他寄存器宽，增加称为结果bits的额外bits来避免溢出。同时，为了充分体现专门的乘法-累加硬件的好处，几乎所有的DSP的指令集都包含有显式的MAC指令。2）存储器结构传统上，GPP使用冯.诺依曼存储器结构。这种结构中，只有一个存储器空间通过一组总线（一个地址总线和一个数据总线）连接到处理器核。通常，做一次乘法会发生4次存储器访问，用掉至少四个指令周期。大多数DSP采用了

6、哈佛结构，将存储器空间划分成两个，分别存储程序和数据。它们有两组总线连接到处理器核，允许同时对它们进行访问。这种安排将处理器存贮器的带宽加倍，更重要的是同时为处理器核提供数据与指令。在这种布局下，DSP得以实现单周期的MAC指令。还有一个问题，即现在典型的高性能GPP实际上已包含两个片内高速缓存，一个是数据，一个是指令，它们直接连接到处理器核，以加快运行时的访问速度。从物理上说，这种片内的双存储器和总线的结构几乎与哈佛结构的一样了。然而从逻辑上说，两者还是有重要的区别。GPP使用控制逻辑来决定哪些数据和指令字存储在片内的高速缓存里，其程序员并不加以指定（也可能根本不知

7、道）。与此相反，DSP使用多个片内存储器和多组总线来保证每个指令周期内存储器的多次访问。在使用DSP时，程序员要明确地控制哪些数据和指令要存储在片内存储器中。程序员在写程序时，必须保证处理器能够有效地使用其双总线。此外，DSP处理器几乎都不具备数据高速缓存。这是因为DSP的典型数据是数据流。也就是说，DSP处理器对每个数据样本做计算后，就丢弃了，几乎不再重复使用。3）定点计算大多数DSP使用定点计算，而不是使用浮点。虽然DSP的应用必须十分注意数字的精确，用浮点来做应该容易的多，但是对DSP来说，廉价也是非常重要的。定点机器比起相应的浮点机器来要便宜