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SBRF-1型DSP原理及電機調(diào)速實驗系統(tǒng)
一、概述
DSP原理及電機調(diào)速實驗系統(tǒng)是針對高校《DSP 原理》、《電機控制》、《傳動控制》等專業(yè)而開發(fā)的一款高性能 DSP 原理及電機調(diào)速實驗系統(tǒng)。整個系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件包括 TMS320F2812 或者TMS320F28335 CPU 部分、外圍電路、功率驅(qū)動部分（智能IPM 模塊）及各種保護電路部分。面板有各類外圍線路如按鍵、溫度傳感器、以太網(wǎng)、轉(zhuǎn)速顯示等，控制板安裝在實驗箱箱內(nèi)，軟件部分包括DSP 軟件和PC 機軟件。整個系統(tǒng)可在聯(lián)機下運行，在 PC 機上實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)速設(shè)定；正、反轉(zhuǎn)控制等參數(shù)的設(shè)定，各種波形的存貯采集和實時采集以及采樣時間的設(shè)定等功能。該系統(tǒng)支持 1024 光碼盤導(dǎo)軌、無刷電機電機、直流電機、步進電機，配備DSP 仿真器，可進行二次開發(fā)實驗。
二、特點
1）采用 DSP 開發(fā)板+電機驅(qū)動板+DSP 外擴網(wǎng)口模塊+DSP 外擴 GPIO 功能運用模塊+液晶觸控顯示的組合操作平臺，方便用戶實現(xiàn)電機控制的一體化開發(fā)系統(tǒng)；
2）DSP 端采用自主研發(fā)的 28335 實用板開發(fā)板，以現(xiàn)今主流 TMS320F28335 為核心，采用六層核心板+底板的形式；
3）BLDC 電機平臺采用三相全橋隔離控制，精確的 PID 算法，保證電機精確運轉(zhuǎn)；
4）直流電機驅(qū)動板控制信號使用灌電流驅(qū)動方式，支持絕大多數(shù)單片機直接驅(qū)動；
5）42 步進電機驅(qū)動器具有高穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾性的經(jīng)濟型步進電機驅(qū)動器，適用于各種工業(yè)控制環(huán)境，具有自動半流，低壓關(guān)斷、過流保護和過熱停車功能；
6）板載硬件資源豐富，外擴功能強大，可滿足各類項目實驗；
7）7.0 寸觸控顯示，采用工業(yè)類級別，滿足惡劣的工作環(huán)境，友好的人機界面方便您更好的操作；
8）W5300 模塊支持軟、硬件混合 TCP/IP 協(xié)議： TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE,
Ethernet；支持 8 個獨立的端口（sockets）同時連接；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，速率可達到 80Mbps；支持 ADSL 連接 (支持 PPPOE 協(xié)議，帶 PAP/CHAP 驗證)；
9）GPIO 擴展功能模塊包括 3x4 矩陣鍵盤、12864LCD 接口、4 段 8 位數(shù)碼管、溫濕度傳感器、紅外信號輸入接口、8 路 LED、直流小電機及步進小電機；
10）采用分拆獨立的模塊化設(shè)計理念，既可獨立演示，又可整體工作；
11）對于電機控制有獨特設(shè)計的電機控制口；
12）詳細的用戶手冊，讓您輕松入門掌握；
13）注重EMI 設(shè)計，穩(wěn)定高效，包括外擴和所有外設(shè)資源；
14）主流的 F28335 平臺，是電機控制領(lǐng)域和電力檢測領(lǐng)域的首選；
15）豐富的實驗例程，可滿足各種教學(xué)實驗，尤其電機控制領(lǐng)域，方便用戶對其進行移植。
三、系統(tǒng)配置
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序號 |
項目 |
要求 |
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1 |
主處理器 |
TMS320F28335（開發(fā)板形式） |
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D S P 端 |
2 |
485 接口 |
一路 485 接口 |
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3 |
RS232 異步串口 |
一路 RS232 接口跳選，可以與上位機進行串行通信，RS232 電平 |
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4 |
CAN |
用于 CAN 總線組網(wǎng) |
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5 |
PWM 接口 |
12 路 PWM（包含 6 路增強型 PWM） |
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6 |
ADC 輸入接口 |
16 路 AD 輸入接口，反饋電機的狀態(tài) |
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7 |
音頻接口 |
Audio 接口，提供錄音、播音功能 |
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8 |
捕捉接口 |
6 路 CAP 捕捉口（和正交編碼脈沖引腳共用） |
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9 |
DSP 外擴接口 |
20 位地址線和 16 位數(shù)據(jù)線及其他 |
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10 |
SD 卡接口 |
用戶自配 SD 卡 |
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11 |
開關(guān)電源 |
+5V，5A |
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B L D C 端 |
12 |
三相無刷電機接口 |
可以與 12V—36V 電機相連，額定電流不 超過 4A |
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13 |
電機類型 |
有位置傳感器和無位置傳感器的無刷電機相連 |
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14 |
26 針接口，包括 PWM 脈沖 輸入接口，AD 接口 |
可以與DSP-F28335A/B、 DSP-F28335 basic 相連，PWM 輸入 |
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15 |
BLDC_HALL 接口 |
位置傳感器電機的霍爾傳感器輸出 |
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16 |
CAP_BEMF 接口 |
與控制端 CAP 相連，無位置傳感器電機反電動勢輸出端 |
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17 |
CAP_HALL 接口 |
與控制端 CAP 相連，有位置傳感器的電機霍爾輸出端 |
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18 |
電機電源輸入接口 |
24V 直流母線電壓的輸入端 |
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直流電機端 |
19 |
兩相直流電機接口 x2 |
可以與 7V-24v 電機相連，額定電流不超 過 3A，防接反 |
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20 |
電機類型 |
兩相直流電機 |
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21 |
10 針接口，包括 3.3v-5.0V 控制信號，5V 電源 |
控制信號可由任意單片機相連，信號輸入范圍 3.3V-5.0V |
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22 |
電機電源輸入接口 |
24v 直流電源輸入端 |
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42 步進電機端 |
23 |
兩相步進電機接口 |
驅(qū)動 35、39、42、57 型 4、6、8 線兩相混合式步進電機，其細分數(shù)有 4 種，最大 16 細分 |
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24 |
電機類型 |
42 型 4 線兩相混合式步進電機 |
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25 |
6 針接口，包括控制信號， 電源 |
由單片機給出 5V 脈沖信號 |
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26 |
電機電源輸入接口 |
24V 直流電源輸入端 |
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顯示端 |
27 |
液晶顯示屏 |
工業(yè)級 7.0 寸 LCD 串口屏，800*480 分辨率，5V 供電，帶觸摸 |
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28 |
核心處理器 |
CORTEX-M3 內(nèi)核+高速 FPGA |
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29 |
通訊接口 |
RS232 電平 |
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30 |
上位機軟件 |
VisualTFT |
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DSP 外 擴模塊 |
31 |
W5300 網(wǎng)口模塊 |
支持軟、硬件混合 TCP/IP 協(xié)議：TCP， UDP，ICMP，IGMP，IPv4，ARP，PPPOE， Ethernet；支持 8 個獨立的端口 （sockets）同時連接；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸， 速率可達到 80Mbps；支持 ADSL 連接（支持 PPPOE 協(xié)議，帶 PAP/CHAP 驗證） |
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32 |
GPIO 擴展運用模塊 |
包括 3*4 矩陣鍵盤、12864LCD 接口、4 段 8 位數(shù)碼管、溫濕度傳感器、紅外信號輸入接口、8 路 LED、直流小電機及 步進小電機 |
四、DSP 核心系統(tǒng)板參數(shù)
1.DSP 核心板參數(shù)
1）處理器：TMS320F28335，時鐘頻率 150MHz。
2）低功耗設(shè)計，核心電壓 1.9V，I/0 口電壓 3.3V。
3）片內(nèi)：RAM 34K×16 位，Flash 256K×16 位。
4）外擴：RAM 256K×16 位，Flash 512K×16 位。
5）兼容+3.3V 與+5V 電源接口。
6）最小系統(tǒng)版，2*80 引腳接口，便于二次開發(fā)。
7）多接口設(shè)計，適用于電機控制，電力設(shè)備控制及工業(yè)控制等。
8）18 路 PWM，6 路 HRPWM（高精度），2 通道 QEP，6 通道 CAP,
9）16 通道 12 位 ADC，3 通道 SCI，2 通道 MCBSP，2 通道 CAN，
10）1 通道SPI,1 通道 I2C。
2.系統(tǒng)底板平臺
1）JTAG 接口：DSP 仿真器連接接口，可進行在線仿真和燒寫程序。
2）SCI 接口：1 路 232 接口，1 路 485 接口，可以與上位機進行串行通信。
3）PWM 接口：18PWM（其中 6 路高精度 HPWM），方便電機控制。
4）CAP 接口：4 路 CAP 捕捉口（和 6 路正交編碼脈沖引腳公用）。
5）CAN：1 路 CAN2.0 接口，用于 CAN 總線組網(wǎng)。
6）ADC 輸入接口：16 路AD 輸入接口，12 位精度，輸入電壓范圍：0-3V。
7）音頻接口：3 路 Aduio 接口，提供錄音、播音功能
8）電機控制接口：兩組電機控制接口，每組可以控制一臺 3 相電機。
9）DSP 外擴接口：20 位地址線和 16 位數(shù)據(jù)線及其他。
10）一個X1226 實時時鐘和 2KB 的 I2C EEPROM。
11）手動復(fù)位按鈕，方便用戶復(fù)位操作
12）SD 卡槽：可以外掛移動SD 卡
3.無刷電機驅(qū)動板參數(shù)
1）直流母線電壓+12~36V
2）電機額定電流不超過 4A
3）電機霍爾傳感器的供電電壓+5V
4）過壓過流指示
4.直流電機驅(qū)動板參數(shù)
1）支持電機電壓 7-24V，防反接
2)雙路電機接口，每路最大負載電流 3A，每路有獨立的 3A 過流保護
3）與 L298N 電機驅(qū)動芯片控制信號同邏輯，每路都支持三線控制使能、正反轉(zhuǎn)及制動
4）使能信號可外接 PWM，正反轉(zhuǎn)控制信號可串聯(lián)限位開關(guān)
5）控制信號使用灌電流驅(qū)動方式，支持絕大多數(shù)單片機直接驅(qū)動
6）使用光耦對全部控制信號進行隔離
5.步進電機驅(qū)動板
1）TB6560 驅(qū)動器采用直流電源供電，供電電壓范圍為 8V DC－35V DC,建議使用 24V DC 供電， 推薦使用 24V/5A 開關(guān)電源進行供電
2）TB6560 驅(qū)動器采用差分式接口電路可適用于差分信號，單端共陰及共陽等接口，通過高速光耦進行隔離，允許接收長線驅(qū)動器，集電極開路和 PNP 輸出電路的信號
3）驅(qū)動器主要用于驅(qū)動 35、 39、 42、57 型 4、 6、 8 線兩相混合式步進電機，其細分數(shù)有
4 種，最大 16 細分
4）其驅(qū)動電流范圍為 0.3A－3A，輸出電流共有 14 檔，電流的分辨率約為 0.2A 具有自動半流，低壓關(guān)斷、過流保護和過熱停車功能轉(zhuǎn)速指示
五、測量儀器
1）★四個模擬通道，帶寬 200MHz
2）★存儲深度 14Mpts，波形捕獲率 400000 幀/秒
3）★最小垂直檔位：500μv/div，方便查看小信號
4）★支持分段存儲功能，只捕獲感興趣的信號，最大不低于 75000 段，并顯示每段之間的時間信息，方便分析異常波形出現(xiàn)的概率情況
5）★FFT 運算點數(shù)可達 1Mpts
6）36 種以上自動測量參數(shù),支持測量統(tǒng)計、Gating 測量、Math 測量、History 測量和 Ref 測量7）標(biāo)配總線觸發(fā)/解碼功能,支持的協(xié)議包括 IIC，SPI，UART/RS232，LIN，CAN
8）★支持USB 無線模塊（WIFI）,實現(xiàn)無線連接（需現(xiàn)場演示）
9）★內(nèi)嵌Web Server,無需安裝驅(qū)動軟件和上位機軟件，通過瀏覽器即可對儀器進行遠程控制、觀察波形、獲取測量結(jié)果，可滿足高壓、高溫等特殊環(huán)境的應(yīng)用需求（需現(xiàn)場演示）
10）通道菜單支持電流/電壓顯示切換
11）缺省設(shè)置快捷按鈕，并可支持用戶自定義 Default 參數(shù)，方便恢復(fù)出廠或預(yù)設(shè)置參數(shù)
12）提供 EDU Model 教育模式，可手動開啟和關(guān)閉 Auto 鍵自動定標(biāo)功能和參數(shù)自動測量功能
13）支持 USB-TMC 協(xié)議,支持與LabVIEW 互連，提供SCPI 編程手冊和 LabVIEW 驅(qū)動程序
14）支持 16 路數(shù)字通道（MSO）和 25MHz 信號源（AWG）功能
15）★支持幅頻特性和相頻特性掃描，結(jié)果以波特圖或者列表的方式展現(xiàn)出來，并支持導(dǎo)出掃描原始數(shù)據(jù)，方便后期分析
16）支持事件搜索和導(dǎo)航功能，快速定位到感興趣的事件
17）★提供豐富的的接口：USB Host、USB Device(USBTMC)、LAN（VXI-11）、Sbus、Pass/Fail、 Trigger Out
六、計算機
intel H 系列主板;Intel i5-5500（或以上）;內(nèi)存容量：8G DDR4;固態(tài) 128G SSD +機械 1TB 硬盤；Windows 7 或以上操作系統(tǒng);USB 接口、RJ45 端口、顯卡及音頻接口;電源：400W
七、實驗項目
1.基本實驗
1）GPIO 控制點亮 LED 實驗
2）按鍵輸入查詢實驗
3）定時器 0 定時控制 LED 實驗
4）定時器 1 定時控制 LED 實驗
5）按鍵中斷實驗
6）FFT 實驗
7）音頻輸出實驗
8）SCIB 通信實驗
9）SCIC 的 RS485 通信實驗
10）SD 卡建立txt 文件實驗
11）浮點運算實驗
12）看門狗實驗
13）外部 flash 讀寫實驗
14）外部RAM 讀寫實驗
15）外部 RTC 時鐘實驗
16）外部EEPROM 讀寫實驗
17）DMA 方式讀寫外部 RAM 實驗
18）PWM 實驗
19）捕獲實驗
20）CAP 捕獲PWM 信號實驗
21）SPI 中斷方式自測實驗
22）Mcbsp 配置為SPI 自測實驗
23）Mcbsp 中斷方式自測實驗
24）DMA 方式讀Mcbsp 實驗
25）AD 查詢實驗
26）片上觸發(fā) AD 實驗
27）CAN 自測實驗
28）CAP 配置為APWM 實驗
29）HRPWM 實驗
30）高分辨率 PWM 實驗
31）線性卷積實驗
2.電機控制實驗
1)有位置傳感器無刷電機的開環(huán)控制
2)有位置傳感器無刷電機的閉環(huán)控制，采用 PID 控制
3)無位置傳感器無刷電機的開環(huán)控制
4)有位置傳感器無刷電機的實驗箱的控制
5）直流電機的控制
6）步進電機的控制
