东南大学自动化学院实验报告课程名称： DSP技术及课程设计实验名称：直流无刷电机控制综合实验院（系）：自动化专业：自动化姓名：ssb 学号：08011实验室：304 实验组别：同组人员：ssb1 ssb2 实验时间：2014年 6 月 5 日评定成绩：审阅教师：目录1.实验目的和要求 (3)1.1 实验目的 (3)1.2 实验要求 (3)1.2.1 基本功能 (3)1.2.2 提高功能 (3)2.实验设备与器材配置 (3)3.实验原理 (3)3.1 直流无刷电动机 (3)3.2 电机驱动与控制 (5)3.3 中断模块 (7)3.3.1 通用定时器介绍及其控制方法 (7)3.3.2 中断响应过程 (7)3.4 AD模块 (8)3.4.1 TMS320F28335A 芯片自带模数转换模块特性 (8)3.4.2 模数模块介绍 (8)3.4.3 模数转换的程序控制 (8)4.实验方案与实验步骤 (8)4.1 准备实验1：霍尔传感器捕获 (8)4.1.1 实验目的 (8)4.1.2 实验内容 (9)4.1.2.1 准备 (9)4.1.2.2 霍尔传感器捕获 (9)4.2 准备实验2：直流无刷电机(BLDC)控制 (10)4.2.1 程序框架原理 (10)4.2.1.1 理解程序框架 (10)4.2.1.2 基于drvlib281x库的PWM波形产生 (11)4.2.2 根据捕获状态驱动电机运转 (12)4.2.2.1 目的 (12)4.2.2.2 分析 (12)4.3 考核实验：直流无刷电机调速控制系统 (13)4.3.1 初始化工作 (13)4.3.2 初始化定时器0.... . (13)4.3.3初始化IO口 (13)4.3.4中断模块.... (13)4.3.5 AD模块 (14)4.3.6在液晶屏显示 (15)4.3.7电机控制 (17)4.3.7.1 控制速度方式选择 (17)4.3.7.2 控制速度和转向 (18)4.3.8延时子函数 (19)4.3.9闭环PID调速 (19)5.实验总结 (20)1. 实验目的和要求1.1 实验目的：事先阅读“ICETEK-Motor-E使用说明书.pdf”。
利用F28335核心板与ICETEK-MOTOR-E运动控制板，实现直流无刷电机的驱动与转速控制，利用小键盘或电位器对直流无刷电机进行转速调节，并利用液晶屏显示转速等状态信息。
1.2 实验要求：1.2.1 基本功能①掌握F28335核心板与ICETEK-MOTOR-E运动控制板的使用方法，接线正确，能捕获并证实霍尔传感器状态变化规律（表1）；②能正确总结出正/反转控制表（表2），从而控制电机正转/反转；③能通过修改占空比，用示波器观察pwm口输出波形的变化。
1.2.2 提高功能①能通过阅读学习“ICETEK-Motor-E使用说明书.pdf”，发现ICETEK-MOTOR-E运动控制板中的电位器信号，编制程序从DSP相应的ADC输入端口采集该电位器信号，能用CCS图形显示AD变换结果曲线；②能编制程序，利用AD变换结果调节PWM占空比，从而对直流无刷电机进行调速；③能设计基本的人机接口软件，即编制程序，利用小键盘进行正转、反转、停止功能选择，利用液晶屏显示（示意）正转、反转、停止等状态信息，并可自行扩展其它辅助功能。
2.实验设备与器材配置PC机一台，操作系统为WindowsXP (或Windows98、Windows2000)，安装了ccs3.3；ICETEK-F28335-A 实验箱一台USB 连接电缆一条串口连接线一根3.实验原理3.1 直流无刷电动机ICETEK-F2812-BCM实验箱采用的直流无刷电机是三相方波控制型直流无刷电机(BLDCM)，如果按照一定顺序给电机的各相通入方波即可使电机转动，转动的速度及力矩与通入电机定子绕组的电压、电流成正比关系。
定子三相绕组有星形联结方式和三角联结方式，而“三相星形联结的二二导通方式”最常用。
上图显示了定子绕组的联结方式（转子未画出），三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。
整个电机就引出三根线A, B, C。
当它们之间两两通电时，有6种情况，分别是AB, AC, BC, BA, CA, CB，下图(a)~(f)分别描述了这6种情况下每个通电线圈产生的磁感应强度的方向（红、兰色表示）和两个线圈的合成磁感应强度方向（绿色表示）。
在图(a)中，AB相通电，中间的转子（图中未画出）会尽量往绿色箭头方向对齐，当转子到达图(a)中绿色箭头位置时，外线圈换相，改成AC相通电，这时转子会继续运动，并尽量往图(b)中的绿色箭头处对齐，当转子到达图(b)中箭头位置时，外线圈再次换相，改成BC相通电，再往后以此类推。
当外线圈完成6次换相后，内转子正好旋转一周（即360°）。
(a) AB相通电情形(b) AC相通电情形(c) BC相通电情形(d) BA 相通电情形(e) CA 相通电情形(f) CB相通电情形3.2 电机驱动与控制通过ICETEK-F2812-BCM实验箱，ICETEK-F2812-A板与电机驱动板及直流无刷电机连接，通过编程，TMS320F2812输出的控制信号能够控制电机转动。
具体控制信号连接如下所示：电机驱动模块的内部结构如下所示：PWM波，0常关或强制低，1常开或强制高。
PhaseA、PhaseB和PhaseC的相应输出为：电流+ve而lb电流-ve，表示电流从A流入从B流出，即“(a) AB相通电情形”。
3.3 中断模块3.3.1 通用定时器介绍及其控制方法TMS320F28335A 内部有三个32 位通用定时器（TIMER0/1/2），定时器1 和2 被保留给实时操作系统（DSPBIOS）用，只有定时器0 可以提供给用户使用，我们使用TIMER0来产生中断信号。
3.3.2 中断响应过程a．接受中断请求。
必须由软件中断（从程序代码）或硬件中断（从一个引脚或一个基于芯片的设备）提出请求去暂停当前主程序的执行。
b．响应中断。
必须能够响应中断请求。
如果中断是可屏蔽的，则必须满足一定的条件，按照一定的顺序去执行。
而对于非可屏蔽中断和软件中断，会立即作出响应。
c．准备执行中断服务程序并保存寄存器的值。
d．执行中断服务子程序。
调用相应得中断服务程序ISR，进入预先规定的向量地址，并且执行已写好的ISR。
3.4 AD模块3.4.1 TMS320F28335A 芯片自带模数转换模块特性- 12 位模数转换模块ADC，快速转换时间运行在25mhz，ADC 时钟或12.5MSPS。
-16 个模拟输入通道（AIN0—AIN15）。
-内置双采样-保持器。
-采样幅度：0-3v。
3.4.2 模数模块介绍ADC 模块有16 个通道，可配置为两个独立的8 通道模块以方便为事件管理器A 和B服务。
两个独立的8 通道模块可以级连组成16 通道模块。
虽然有多个输入通道和两个序列器，但在ADC 内部只有一个转换器，同一时刻只有1 路ad 进行转换数据。
3.4.3 模数转换的程序控制模数转换相对于计算机来说是一个较为缓慢的过程。
一般采用中断方式启动转换或保存结果，这样在CPU 忙于其他工作时可以少占用处理时间。
设计转换程序应首先考虑处理过程如何与模数转换的时间相匹配，根据实际需要选择适当的触发转换的手段，也要能及时地保存结果。
本例中利用电位器改变模拟信号，AD将其转化为数字信号后作为控制速度的信号。
4.实验方案与实验步骤4.1 准备实验1：霍尔传感器捕获4.1.1 实验目的综合实验目标是：利用F28335核心板与ICETEK-MOTOR-E运动控制板，实现直流无刷电机的驱动。
请事先阅读“ICETEK-Motor-E使用说明书.pdf”。
本次实验的目标是：通过实验，验证霍尔传感器指示灯与捕获端口读取的状态是否一致，总结出电机正转和反转霍尔传感器捕获端口读取的状态的变化顺序。
通过利用ti 的bldc提供的库，给pwm状态指针赋值，观察电机转动状态，和与霍尔传感器状态的对应关系，使之能够总结出使电机正转，和反转的pwm指针变化顺序，霍尔传感器捕获数据的变化顺序。
通过总结的变化顺序，能够自行控制电机正转，反转。
和锁定状态。
4.1.2 实验内容4.1.2.1 准备插好电机驱动板，连接好霍尔传感器接头，先不连接驱动电源和电机的abc三项电源，给dsp试验板上电，则霍尔传感器即可工作。
手动转动电机，电机不加电，观察正转和反转时指示灯D4、D5、D6等的变化顺序。
D6 D5 D4 正转（俯视电机主轴,顺时针转动）1 0 01 0 10 0 10 1 10 1 01 1 0D6 D5 D4 反转（俯视电机主轴,逆时针转动）1 0 01 1 00 1 00 1 10 0 11 0 14.1.2.2 霍尔传感器捕获然后连接好驱动电源和电机的abc三项电源。
安装时注意首先应切断评估板和实验箱的电源。
将ICETEK-MOTOR-E板上标注的DSP P1接口和DSP P2接口对准实验箱或评估板上相应接口同时连接，所有插针都需要插入插孔，不要插错针、漏针。
注意安装的方向，不要倒装。
打开“DSP_MotorEx\DSP2833x_examples\28335bcm3.1\build”下的工程文件“bldc3_1_281x_CCS3x.pjt”。
(1) 先进行霍尔传感器的状态读入测试，在工程管理器的include下面找到build.h文件,将编译开关#define BUILDLEVEL LEVEL? 的设置设为LEVEL0，然后编译程序、运行程序测试。
注意在中断服务程序的LEVEL0处理分支下，使用变量nNowStatus给pwm指针赋值。
程序生成PWM的原理参见“准备实验2”：pwm1.CmtnPointer = nNowStatus;//0-5pwm1.DutyFunc = (int16)rmp2.Out;pwm1.update(&pwm1);在变量观察窗口中改变nNowStatus的值（0-5之间），在变量观察窗口里观察变量hallcap 的变化。
观察指示灯的状态和hallcap的数值的变化对应关系，总结出指示灯和霍尔传感器读入的状态的对应关系，然后总结出正转hallcap的变化顺序，和反转时的变化顺序。
(2) 总结对应关系填写下表, :俯视电机主轴，顺时针转动. (D6~D4灯亮为1,灭为0)表1 正转关系4.2 准备实验2：直流无刷电机(BLDC)控制4.2.1 程序框架原理打开“DSP_MotorEx\DSP2833x_examples\28335bcm3.1\build”下的工程文件“bldc3_1_281x_CCS3x.pjt”。