摘 要:TMS320F240是美国德州仪表资料">仪器公司为满足数字电机控制(DMC)应用而设计的数字信号处理芯片。本文详细介绍了该芯片的专用模块(正交解码电路和捕获单元)的功能、特点，在此基础上给出了实现M法、T法以及M/T法三种测速方法的基本思路。
关键词:数字信号处理器 正交解码电路 捕获单元 电机测速
Abstract: TMS20F240 is a kind of DSP Controller designed for the Digital Motor Control by
Texas Instruments Co.. This paper describes the functions and features of the special module,
Quadrature Encoder Pulse and Capture Unit in the DSP Controller. Based on this point,
the realization
of three methods is presented, which are the M method ,T method, M/T method.
Keywords: Digital Signal Processor Quadrature Encoder Pulse Capture Unit Speed Measuring
[中图分类号] TM921 [文献标识码] A 文章编号 1561-0330(2002)03-0033-03
1 引言
对于交流异步电机调速来讲，电机转子转角和转速的测量是一个极其关键的环节。美国TI公司专为电机调速设计的数字电机微控制器TMS320F240具有其特殊功能模块--正交解码(QEP)电路和捕获单元，它们可直接与光电编码器相连，用于转速检测。其中QEP电路内部设有转向判别和倍频功能，因此不再需要其它辅助电路，接口电路设计变得非常简单。而且F240具有三个功能强大的通用定时器，可灵活应用于各种测速方法。
TMS320F240与测速相关的管脚主要有四个:CAP1/QEP1，CAP2/QEP2，CAP3和CAP4。正交解码(QEP)电路与捕获单元CAP1、CAP2共享两个输入引脚，因此需要正确配置捕获控制寄存器CAPCON来使能正交解码电路并禁止捕获单元1、2。这样就把相应的管脚分配给QEP电路使用。
F240与增量式光电编码器连接如图一所示，光码盘的A与B信号相差900，-A、-B分别为反向1800的信号。Z、-Z信号互为反向，是每转输出一个脉冲的零位参考信号。其中TL714是高速差分比较器。
2 QEP电路和捕获单元的工作原理
正交解码电路必须选择一个计数器用于计算电路的输入脉冲次数，即将QEP电路脉冲信号作为某通用定时器的时钟源。F240的通用定时器2，3或2和3一起形成的一个32位定时器可供其选择。以通用定时器2为例，首先要求T2定时器工作在双向加/减计数模式。在这种工作模式下，QEP电路不仅为定时器T2提供计数时钟，而且还决定了计数方向。
当电机正转时，QEP电路的方向检测逻辑测定出连接到光码盘A相的QEP1输入引脚上脉冲序列的相位领先于QEP2上的脉冲信号，然后产生一个方向信号(此信号可以在特殊寄存器内读取，以此判别转向)作为T2定时器的计数方向，则计数器T2CNT递增计数;反之，若电机反转，QEP2输入是先导脉冲序列，则计数器T2CNT递减计数。定时器T2在计数器下溢或上溢时发生翻转，并重新开始计数。如果两列正交解码输入脉冲的两个边沿均被QEP电路检测，则T2的时钟频率是每个输入序列频率的4倍，如图2所示。由此省去了原有的正交解码脉冲电路4倍频电路。
F240共有四个捕获单元，每一个捕获单元都有一个相应的捕获输入引脚。用户定义捕获控制寄存器检测捕获引脚上的转换:上升沿、下降沿或二者均检测。每个捕获单元都可以选择通用定时器2或3作为其时间基准。每当在捕获输入引脚上检测到一个设定的转换时， 该捕获单元选定的通用定时器的计数器值被捕获并锁存在相应的2级深度FIFO堆栈中。如果去除了捕获中断屏蔽，捕获单元同时会向CPU发送一个中断申请。 |
