開發(fā)人員對DSP控制器的四大誤解

馬達控制設計人員近來在家用電器產(chǎn)品與伺服驅(qū)動器等各種應用中的發(fā)展都遇到了障礙，必須在控制器性能或昂貴的價格之間進行選擇。大多數(shù)馬達控制應用本身成本較低。獲得市場接受的必需條件之一就是產(chǎn)品價格要有吸引力，這就意味著必須選擇能夠?qū)崿F(xiàn)工作目的的、從事其他作用有限的最廉價控制器?；?DSP 的智能控制器正在改變這種情況，僵局被打破，基于 DSP 的新型控制器在相當適中的價格上實現(xiàn)了顯著的性能提高。 如電壓赫茲常量以及六步通信 (six step commutation) 等簡單的控制算法難以實現(xiàn)高效率與優(yōu)化機身大小所需的性能。基于 DSP 的智能控制器在兩個方面改變了上述情況。 首先，其添加了計數(shù)能力。這使得設計人員能夠?qū)嵤┬阅芨叩目刂扑惴?，如磁場定向控制。其次，計算強度更高的算法還使設計人員能夠使用更高效的馬達。舉例來說，我們可用永磁馬達替代 AC 感應馬達，這就進一步提高了效率與動態(tài)性能。 計算強度較大的矢量控制等先進技術的所謂“問題”在于乘法與累加 (MAC) 運算占據(jù)了算法的大部分。標準的 8、16 或 32 位微控制器不能處理上述運算，因為缺少適當?shù)目偩€架構來實現(xiàn)數(shù)學效率。最終，這就意味著我們必須將設計從根本上進行轉(zhuǎn)變，不是轉(zhuǎn)變到 DSP，而是發(fā)展到基于 DSP 的 32 位控制器。 人們對采用 DSP 控制器有許多常見的誤解，這絲毫不足為奇，例如： * DSP 控制器不具備馬達控制外設； * 代碼密度問題使基于 DSP 的 32 位系統(tǒng)難以讓人接受； * DSP可能會較好地適合控制算法，但卻不能很好地處理其他控制任務； * DSP 軟件很困難，設計人員必須忍受無實時操作系統(tǒng)與良好的工具支持之苦。 我們不妨來討論一下上述誤解。 外設集成 在提到重載 (heavy-duty)數(shù)字信號處理時，馬達控制工程師頭腦里最先出現(xiàn)的想法可能就是善于進行數(shù)字計算工作的 DSP 控制器了--但是如何處理通用集成的外設功能呢？ 今天的馬達控制 DSP 就馬達控制應用進行了優(yōu)化，片上集成脈寬調(diào)制器 (PWM)、編碼器接口、通信端口以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 等功能。其還包括了大量的快閃存儲器和 RAM，這就消除了對外部存儲器設備的需求。 代碼密度 事實上，傳統(tǒng)的 32 位微控制器架構在代碼密度上有內(nèi)在的弱點，這對存儲器容量有限的低成本應用而言是關鍵性問題。 新型 32 位 DSP 架構采用經(jīng)過認真選擇的 16 位與 32 位指令混合，實現(xiàn)了最佳的代碼密度。僅在需要時才使用 32 位指令。 以控制為導向的架構 最佳的 32 位 DSP 控制器帶有原子讀取-修改-寫入指令等功能，可簡化編程，其中斷等待時間也較短，不足 100 納秒，從而實現(xiàn)了響應性超強的 CPU。 軟件支持 DSP 匯編程序已發(fā)展到了幾乎很少要求編寫匯編代碼的高級水平。此外，算法開發(fā)也變得簡單得多。例如，德州儀器 (TI) 提供了龐大的常用算法庫，可立即運行在其處理器上，還有 BIOS?，一種專為 DSP 優(yōu)化的實時操作系統(tǒng)。 如果需要定制算法，我們還將提供幫助。為了創(chuàng)建自己的算法，工程師可利用IQMath? 工具，該工具能夠簡化定點計算的數(shù)學函數(shù)開發(fā)。 TI 正在實踐著摩爾定律，開展創(chuàng)新性工作，使馬達控制設計人員的任務變得更為輕松簡單。