基于DSP的串行通信在变频调速系统中的应用

摘要：介绍了基于专用DSP芯片ADMC328的异步电机调速系统中的主控部分与驱动部分之间的通信。详细介绍了通讯的硬件接口电路、通讯协议以及软件实现方法，实现了利用DSP的网步带口进行异步通讯的方法，并确保通讯准确可靠。实验结果证明了其可靠性。

    关键词：数字信号处理器 串行异步通讯 交流调速系统

随着电力电子技术的不断发展和微处理技术尤其是数字信号处理器（DSP）的出现，基于数字控制的现代交流调速系统可以应用复杂的控制策略，实现高速动态响应功能。在以DSP为控制核心的异步电机驱动系统中，要实现观测驱动系统在运行中的数据变量，根据需要对程序进行控制，就需要应用DSP中的串口通讯接口与上位机——控制面板或者计算机系统进行通讯。本文针对一套基于DSP的异步电机变频调速驱动系统，设计了DSP与上位机系统通讯的硬件电路，编写了通讯的汇编程序，实现了DSP与上位机的异步通讯。在调试阶段，为了方便调试，在WINDOWS环境下，在PC机上利用VB编写了通讯控制程序，实现了DSP与上位PC机的通讯。通过多种条件下的运行调试，证明通讯可靠，运行稳定。

1 变频调速系统

近年来交流调速领域中最活跃、发展最快的是变频调速技术，它是交流调速的基础和主干内容。变频调速对于提高电工作效率和工作质量以及节约能源等，都起着十分重要的作用。本文以AD公司的专用DSP芯片ADMC328为控制核心，实现异步电机的变频调速。(凹丫丫范文网fanwen.oyaya.net收集整理)

·调速系统的硬件电路分为四个主要模块：电源模块、控制器模块、功率模块以及通讯模块。

电源模块负责为其它模块提供相应的电源。它的输入是交流220V，由主控板或其它交流电源提供；输出是三个直流电源，为逆变器提供直流300V和直流15V，为控制器部分提供直流5V。

控制器模块的主要功能是实现空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM），对直流300V母线进行电压和电流检测，与外界通讯。

功率模块的实质是一个10A/600V的三相逆变器，它受控于控制器输出的PWM信号，为异步电动机（IM）提供三相正弦电流。

通讯模块是变频驱动板与主控板以及UART设备通讯的通道。通讯模块是保证上位机与下位机准确快速联系的重要环节，是确保系统可靠运行的重要因素。

变频调速系统的控制框图如图1所示。

2 ADMCF328及其串口简介

ADMCF328芯片是美国AD（Analog Devices）公司生产的一种低价位、基于DSP的单片机控制器，适合于控制交流感应电机、永磁同步电机、无刷直流电机和开关磁阻电机。它包括一个20MIPS的定点DSP内核和一整套电机控制外设，适于开发快速有效的电机控制器[1]。

ADMCF328提供有共同步串行通讯口，支持多种串行通讯协议，并且可以在多处理器系统中直接互连各个处理器。每个串口包括五个引脚：

SCLK（串行时钟），

RFS（接收帧同步），

TFS（发送帧同步），

DR（串行数据接收），

DT（串行数据发送）。

串口有独立的发送和接收部分，并且每个部分都有一个寄存器能把数据字从处理器移进或移出，双缓冲区技术为串口服务提供了附加时间。串口可以使用外部时钟或在内部生成时钟，频率范围宽，最小为0Hz，最大为6.144MHz。串口可以支持串行字长从3位到16位的数据传输。串口还可使用可以灵活控制的帧同步信号。接收和发送一个完整的数据字之后，可以产生一个中断。

发送数据时，由TX寄存器实现TFS信号，表明传送开始，写入TX寄存器的每个值都会被传送到内部发送移位寄存器中，然后从MSB开始发送各位，每一位都是在SCLK上升沿移出；接收数据时，接收到一个完整的字后，写入RX寄存器，同时产生接收中断。