Hiện nay có nhiều giải pháp điều khiển số động cơ một chiều, nhƣng nổi bật nhất là sử dụng chip xử lý tín hiệu số - Digital Signal Processor (DSP), việc thực thi thuật toán trên kit DSP cũng có những đặc điểm nổi bật:
- DSP có khả năng thực hiện đa tác vụ từ điều khiển đến xử lý tín hiệu - Để đạt đƣợc hiệu suất tối đa cho FPGA cần nhiều thời gian và kiến thức để tối ƣu, trong khi đó tốc độ xử lý của kit DSP chỉ phụ thuộc chủ yếu vào xung nhịp của chip, do đó có thể đạt đƣợc hiệu suất cao hơn trong thời gian ngắn
- DSP sử dụng ngôn ngữ lập trình C, ASM tƣơng đối phổ dụng, không đòi hỏi hiểu biết ngôn ngữ mô phỏng phần cứng nhƣ FPGA, khi cần thay đổi, lập trình lại, chip DSP cũng tỏ ra mềm dẻo hơn do chỉ cần chỉnh sửa code, trong khi đó với FPGA gặp khó khăn hơn do phải tái cấu trúc lại các cổng logic.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Dựa trên những phân tích trên, cùng với thực tế quá trình làm luận văn trong thời gian ngắn, tập trung vào mục tiêu nghiên cứu, không đòi hỏi tối ƣu điện năng tiêu thụ, ta chọn giải pháp thực thi trên chip DSP, cụ thể là kit DSP TMS320F28069 của Texas Instrument.
TMS320F28069 DSP là giải pháp tất cả trong một cho việc lập trình trên nền DSP, cụ thể ở đây là lập trình trên chip TMS320F28069 của Texas Instrument. Các thành phần của kit bao gồm: bảng mạch sử dụng thiết kế chuẩn cho chip C28xTM của TI, đĩa phần mềm chứa driver và phần mềm Code Composer Studio (CCS) để lập trình và giao tiếp với chip DSP. Hình ảnh tổng quan về kit nhƣ hình dƣới:
Hình 3.7 Vi mạch TMS320F28069 – Texas Instruments
Họ vi điều khiển F2806x Piccolo ™ cung cấp công suất của lõi C28x ™ và bộ gia tốc luật điều khiển (CLA) kết hợp với thiết bị ngoại vi điều khiển tích hợp cao trong các thiết bị số lƣợng chân cắm thấp. Họ này là tƣơng thích mã với mã dựa trên C28x trƣớc đó, cũng nhƣ cung cấp mức độ cao của tích hợp tƣơng tự.
Một bộ điều chỉnh điện áp nội bộ cho phép hoạt động theo đƣờng đơn. Các cải tiến đã đƣợc thực hiện cho modul HRPWM cho phép điều khiển hai sƣờn (điều chế tần số). Các bộ so sánh tƣơng tự với các giá trị đặt 10-bit nội tại đã
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
đƣợc thêm vào và có thể đƣợc chuyển trực tiếp để điều khiển các đầu ra PWM. Bộ ADC chuyển đổi từ dải cố định 0-3.3V. Giao diện ADC đã đƣợc tối ƣu cho độ vƣợt trƣớc/ độ trễ thấp.[13]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bảng 3.1 Tính năng TMS320F28069
CPU 32 bit hiệu suất cao
- Chu kỳ: 12.5 ns (f = 80MHz) - Các phép MAC 16x16 và 32x32 - MAC kép 16x16
- Cấu trúc Bus Harvard
- Xử lý và đáp ứng ngắt nhanh - Mô hình lập trình bộ nhớ hợp nhất - Lập trình C/C++ và Assembly Bộ xử lý dấu phẩy động - 32 bit
Bộ gia tốc luật điều khiển lập trình
(CLA) - 32 bit Bộ nhớ tích hợp - 256KB bộ nhớ Flash - 100KB RAM - 2KB OTP ROM 6 kênh DMA Ba bộ Timers 32 bit
8 modules ePWM - Tổng 16 kênh PWM (8 HRPWM –
khả năng)
- Timer 16bit trên mỗi modul
Bộ ADC 12 bit - 3 MSPS
- 16 kênh
Cổng ngoại vi - Hai cổng giao tiếp nối tiếp (SCI)
- Hai modul giao tiếp ngoại vi nối tiếp (SPI)
- Một bus (I2C)
- Một bus cổng nối tiếp đệm đa kênh (McBSP)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.9 Sơ đồ khối Kit TMS320F28069
- Trung tâm của bảng mạch là chip xử lý tín hiệu TMS320F28069, chạy ở xung nhịp 80MHz. TMS320 là tên chung cho một loạt các bộ xử lý số đến từ Texas Instrument. Dòng chip TMS320F28069 của TI là dòng vi xử lý tốc độ cao, sử dụng kiến trúc đặc biệt để đáp ứng các tác vụ xử lý tín hiệu. Dựa trên kiến trúc Harvard, TMS320F28069 đƣợc coi là dòng chip xử lý tín hiệu mạnh nhất của TI hiện nay.
- Bộ biến đổi tín hiệu ADC sử dụng để biến đổi tƣơng tự - số và ngƣợc lại. - Các cổng kết nối tín hiệu vào ra: AIO Mux, GPIO Mux, DMA
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.10 Các khối ngoại vi
Nhƣ vậy trong Chƣơng 3 ta đã đi xây dựng và thuyết minh xong cấu trúc điều khiển của toàn bộ hệ thống, bây giờ tác giả sẽ tiến hành mô phỏng và thực nghiệm trong Chƣơng 4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
CHƢƠNG 4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/