DSP课程设计-直流电机脉冲调试控制

DSP课程设计PAGE 直流电机脉冲调试控制专业：测控技术与仪器班级：学生姓名：学号：指导教师：电气工程学院目录24845第一章绪论 1114141.1系统背景 1252981.1.1ＤＳＰ技术的特点以及在电子技术中的应用 131942第二章系统电路 390582.1直流电机 34820第三章系统软件设计 562983.1系统程序设计 520772第四章CAN总线通信程序 814177第五章结束语 14PAGEPAGE13第一章绪论1.1系统背景1.1.1ＤＳＰ技术的特点以及在电子技术中的应用ＤＳＰ一方面是DigitalSignalProcessing的缩写，意思是数字信号处理，就是指数字信号理论研究。DSP另一方面是DigitalSignalProcessor，意思是数字信号处理器，就是用来完成数字信号处理的器件。最初的DSP器件只是被设计成用以完成复杂数字信号处理的算法。DSP器件紧随着数字信号理论的发展而不断发展。在20世纪60年代，数字信号处理技术才刚刚起步。60年代中期以后，快速傅里叶算法的出现及大规模集成电路的发展大大促进了DSP技术与器件的飞速发展。（一）DSP器件的特点1．高速、高精度运算能力（1）硬件乘法累加操作，在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。（2）哈弗结构和流水线结构。哈佛结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍。由于程序和存储器在两个分开的空间中，因此取指和执行能完全重叠。流水线与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行的时间，从而增强了处理器的处理能力。使取指、译码和执行等操作可以重叠执行，处理器可以并行处理二到四条指令，每条指令处于流水线的不同阶段。（3）硬件循环控制。大多数的DSP都有专门的硬件，用于零开销循环。所谓零开销循环是指处理器在执行循环时，不用花时间去检查循环计数器的值、条件转移到循环的顶部、将循环计数器减1。（4）特殊的寻址模式。DSP处理器往往都支持专门的寻址模式，它们对通常的信号处理操作和算法是很有用的。例如，模块（循环）寻址（对实现数字滤波器延时线很有用）、位倒序寻址（对FFT很有用）。（5）具有丰富的外设。DSP具有DMA（有一组或多组独立的DMA总线，与CPU的程序、数据总线并行工作，在不影响CPU工作的条件下，DMA速度已达800Mbyte/s以上）、串口、定时器等外设。2．强大的数据通信能力。3．灵活的可编程性。DSP骗内设置RAM和ROM，可以方便地拓展程序、数据及I/O空间，同时允许ROM和RAM直接数据传送。可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级4．低功耗设计。DSP可以工作在省电状态，节省了能源。（二）DSP器件的应用自从DSP芯片诞生以来，DSP芯片得到了飞速的发展。DSP芯片高速发展，一方面得益于集成电路的发展，另一方面也得益于巨大的市场。在短短的十多年时间，DSP芯片已经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用。目前，DSP芯片的价格也越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。DSP芯片的应用主要有：（1）信号处理--如，数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、相关运算、频谱分析、卷积等。（2）通信--如，调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回坡抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、波形产生等。（3）语音--如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音储存等。（4）图像/图形--如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等。（5）军事--如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航等。（6）仪器仪表--如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等。（7）自动控制--如引擎控制、深空、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制。（8）医疗--如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。（9）家用电器--如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视等第二章系统电路2.1直流电机2.1.1直流电机与DSP的接线用到了16位的地址线（0b007）和16位的数据线，通过向该地址写数据来控制直流电机，如图2.1.1图2.1.1DSP控制直流电机的接线图2.1.2直流电机是通过送PWM脉冲来调速的，如图2.1.2所示PWM脉冲的周期不变，高电平的时间长则直流电机加速，低电平的时间长则直流电机减速（动摩擦力）。图2.1.2直流电机的调速原理2.1.3直流电机的正反转控制是通过如下电路实现的：其中T1,T3三极管由B控制，T2,T4三极管由A控制。控制方式如下：控制原理如下：图2.1.3直流电机正反转控制原理第三章系统软件设计3.1系统程序设计（1）程序软件流程图：（2）程序代码（加注释）：#include "f2407_c.h"//屏蔽中断程序voidinlinedisable(){ asm("setcINTM");}//系统初始化子程序intinitial(){ asm("setc SXM"); //符号位扩展有效 asm("clrc OVM"); //累加器中结果正常溢出 asm("clrc CNF"); //B0被配置为数据存储空间 SCSR1=0x81FE; //CLKIN=6M，CLKOUT=4CLKIN=24M WDCR=0x0E8; //不使能看门狗，因为SCSR2中的WDOVERRIDE //即WD复位后的缺省值为1，故可以用软件禁止看门狗 IMR=0x0000; //禁止所有中断 IFR=0x0FFFF; //清除全部中断标志，"写1清0" WSGR=0x00; //禁止所有的等待状态}//EVB模块的PWM初始化程序intpwminitial(){ MCRC=MCRC|0x007E; //IOPE1-6被配置为基本功能方式，PWM7-12 ACTRB=0x0666; //PWM12，10，8低有效，PWM11，9，7高有效 DBTCONB=0x00; //不使能死区控制 CMPR4=0x1000; CMPR5=0x3000; CMPR6=0x5000;T3PR=0x6000;//设置定时器3的周期寄存器，并设置CMPR4-6，//以确定不同的输出占空比 COMCONB=0x8200; //使能比较操作 T3CON=0x1000; //定时器3为连续增计数模式}//该中断服务程序主要是为了防止干扰，不做任何其它操作void interruptnothing(){ return; //中断直接返回}//主程序main(){ disable(); //总中断禁止 initial(); //系统初始化 pwminitial(); //PWM输出初始化 T3CON=T3CON|0x9040; //启动定时器3 while(1) { ; }}（3）调试方法、过程及结果：将示波器的红色表笔分别与DSP的J8-1、J8-3、J8-5相连，观察示波器上的输出波形，然后改变方波的占空比，看示波器上输出方波是否改变。上述的程序运行的结果可以从示波器上看出来，当红色表笔与J8-1相连时，示波器上的显示图形为：T3=T1+T2，T2=5T1，由此可见，该方波的占空比为1:5。当红色表笔与J8-3相连时，示波器上的显示图形为：T3=T1+T2，T2=T1，由此可见，该方波的占空比为1:1。当红色表笔与J8-5相连时，示波器上的显示图形为：T3=T1+T2，5T2=T1，由此可见，该方波的占空比为5:1。结果分析：由CMPR4=0x1000;CMPR5=0x3000;CMPR6=0x5000;T3PR=0x6000;四条语句可以看出DSP上J8-1、J8-3、J8-5输出的方波占空比理论值应该分别为1:5、1:1、5:1，与真实输出一致，说明输出方波的占空比与CMPR4、CMPR5、CMPR6、T3PR的赋值有关，改变这些值，就可以改变输出方波的占空比。第四章CAN总线通信程序（1）程序软件流程图：发送流程图接收流程图（2）程序代码（加注释）：发送程序代码（加注释）：#include"f2407_c.h"//引用头部文件intCAN_FLAG;//定义标志寄存器voidsystem_init();//声明在程序中需要用到是函数voidCANMBX_ISR();voidCAN_INIT();voidinlinedisable(){asm("setcINTM");}voidinlineenable(){asm("clrcINTM");}//系统初始化子程序//(1)主程序main(){system_init();//系统初始化子程序CAN_FLAG=0x00;//清CAN用户标志,CAN_FLAG=0表示收到数据CAN_INIT();//CAN初始化子程序enable();for(;;){TCR=0x20;//MBX3请求发送while(TCR&0x2000==0)//等待发送应答continue;TCR=0x2000;//清TA3和MIF3标志位CAN_FLAG=0x0000;//清接收到标志MDER=0x0000;//邮箱不使能MCR=0x0140;//CDR=1,数据改变请求MBX3A=MBX2A;//用邮箱2中数据更新3中的数据MBX3B=MBX2B;MBX3C=MBX2C;MBX3D=MBX2D;MCR=0x0480;//DB0=1,AB0=1,STM=0设置为正常工作模式MDER=0x04C;}}//(2)系统初始化子程序voidsystem_init(){asm("setc SXM"); //抑制符号位扩展 asm("clrc OVM"); //累加器中结果正常溢出 asm("clrc CNF"); //B0被配置为数据存储空间 asm("setc INTM"); //禁止所有中断 SCSR1=0x81FE; //CLKIN=6M，CLKOUT=4CLKIN=24M WDCR=0x0E8; //不使能看门狗，因为SCSR2中的WDOVERRIDE //即WD复位后的缺省值,故可以用软件禁止看门狗 IMR=0x0010; //开中断优先级5 IFR=0x0FFFF; //清除全部中断标志，"写1清0"}//(3)CAN初始化子程序voidCAN_INIT(){MCRB=MCRB|0x0C0;//设置IOPC6、IOPC7为CANRX，CANTXCAN_IFR=0x0FFFF;//清所有中断标志LAM1_H=0x7FFF;//设置邮箱3、2的屏蔽ID寄存器LAM1_L=0x0FFFF;//0则ID必须匹配MCR=0x1000;//CCR=1改变配置请求while(GSR&0x0010==0)continue;//CCE=1时即可配置BCR2、BCR1寄存器BCR2=0x01;//波特率预分频寄存器BCR1=0x033;//波特率设置为500KbpsMCR=MCR&0x0EFFF;//CCR=0改变配置请求while(GSR&0x0010!=0)continue;//只有当CCE=0时,配置BCR2、BCR1寄存器成功MDER=0x040;//不使能邮箱2,邮箱2改为接收方式MCR=0x0103;//CDR=1,数据区改变请求MSGID2H=0x2447;//设置邮箱2的控制字及ID,IDE=0,AME=0,AAM=0//标准方式为MSGID2H[12~2]MSGID2L=0x0FFFF;MSGCTRL2=0x08;//设置控制，数据长度DCL=8,RTR=0数据帧MBX2A=0x1000;//邮箱2信息初始化MBX2B=0x3000;MBX2C=0x0000;MBX2D=0x0000;MSGID3H=0x2447;/设置邮箱3的标识符MSGID3L=0x0FFFF;MSGCTRL3=0x08;//RTR=0,DCL=8MBX3A=0x1500;//邮箱3信息初始化MBX3B=0x2000;MBX3C=0x5500;MBX3D=0x6000;CAN_IMR=0x0F7FF;CAN_IFR=0x0FFFF;MCR=0x0480;//DB0=1,AB0=1,STM=1设置为自测试模式MDER=0x04C;//使能邮箱2和3,邮箱2为接收方式//Counter=0;}//(4)中断程序voidinterruptGRIS5(){switch(PIVR){case64:CANMBX_ISR();break;}enable();return;}voidCANMBX_ISR(){RCR=0x040;//复位RMP2和MIF2CAN_FLAG=1;//置用户接收标志}//直接返回中断服务程序voidinterruptnothing(){ return;}接收程序代码（加注释）：#include"f2407_c.h"//引用头部文件intCAN_FLAG;//定义标志寄存器voidsystem_init();//声明在程序中需要用到是函数voidCANMBX_ISR();voidCAN_INIT();voidinlinedisable(){asm("setcINTM");}voidinlineenable(){asm("clrcINTM");}//EVB模块的PWM初始化程序intpwminitial(){MCRC=MCRC|0x007E; //IOPE1-6被配置为基本功能方式，PWM7-12ACTRB=0x0666; //PWM12，10，8低有效，PWM11，9，7高有效DBTCONB=0x00; //不使能死区控制CMPR4=MBX2A;CMPR6=MBX2B;T3PR=0x6000;//设置定时器3的周期寄存器，并设置CMPR4-6，以确定不同的输出占空比COMCONB=0x8200; //使能比较操作T3CON=0x1000; //定时器3为连续增计数模式}//(1)主程序main(){disable(); //总中断禁止system_init();//系统初始化子程序CAN_FLAG=0x00;//清CAN用户标志,CAN_FLAG=0表示收到数据CAN_INIT();//CAN初始化子程序enable();for(;;){while(CAN_FLAG==0)continue;//等待接收数据CAN_FLAG=0x0000;//清接收到标志MDER=0x0000;//邮箱不使能MCR=0x0140;//CDR=1,数据改变请求pwminitial(); //PWM输出初始化T3CON=T3CON|0x9040; //启动定时器3MCR=0x0480;//DB0=1,AB0=1,STM=0设置为正常工作模式MDER=0x044;}}//(2)系统初始化子程序voidsystem_init(){asm("setc SXM"); //抑制符号位扩展 asm("clrc OVM"); //累加器中结果正常溢出 asm("clrc CNF"); //B0被配置为数据存储空间 asm("setc INTM"); //禁止所有中断 SCSR1=0x81FE; //CLKIN=6M，CLKOUT=4CLKIN=24M WDCR=0x0E8; //不使能看门狗，因为SCSR2中的WDOVERRIDE //即WD复位后的缺省值,故可以用软件禁止看门狗 IMR=0x0010; //开中断优先级5 IFR=0x0FFFF; //清除全部中断标志，"写1清0" WSGR=0x00; //禁止所有的等待状态}//(3)CAN初始化子程序voidCAN_INIT(){MCRB=MCRB|0x0C0;//设置IOPC6、IOPC7为CANRX，CANTXCAN_IFR=0x0FFFF;//清所有中断标志LAM1_H=0x7FFF;//设置邮箱3、2的屏蔽ID寄存器LAM1_L=0x0FFFF;//0则ID必须匹配MCR=0x1000;//CCR=1改变配置请求while(GSR&0x0010==0)continue;//CCE=1时即可配置BCR2、BCR1寄存器BCR2=0x01;//波特率预分频寄存器BCR1=0x033;//波特率设置为500KbpsMCR=MCR&0x0EFFF;//CCR=0改变配置请求while(GSR&0x0010!=0)continue;//只有当CCE=0时,配置BCR2、BCR1寄存器成功MDER=0x040;//不使能邮箱2,邮箱2改为接收方式MCR=0x0103;//CDR=1,数据区改变请求MSGID2H=0x2447;//设置邮箱2的控制字及ID//IDE=0,AME=0,AAM=0，标准方式为MSGID2H[12~2]MSGID2L=0x0FFFF;MSGCTRL2=0x08;//设置控制，数据长度DCL=8,RTR=0数据帧MBX2A=0x3000;//邮箱2信息初始化MBX2B=0x3000;MBX2C=0x0000;MBX2D=0x0000;MSGID3H=0x2447;//设置邮箱3的标识符MSGID3L=0x0FFFF;MSGCTRL3=0x08;//RTR=0,DCL=8MBX3A=0x1234;