由于混合動(dòng)力汽車" title="混合動(dòng)力汽車">混合動(dòng)力汽車有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與整車控制單元（VCU）之間的信息交換與協(xié)調(diào)就顯得尤其重要。CAN（Controller Area Network）總線即控制器局域網(wǎng)絡(luò),，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇,，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng),、可靠性高、抗干擾性強(qiáng),、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、操作性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn),，因此被廣泛用于工業(yè)控制中,。
TMS320X24X是TI公司專為數(shù)字電機(jī)控制而設(shè)計(jì)的系列芯片。而TMS320F241" title="TMS320F241">TMS320F241與同系列的TMS320C240或TMS320F240相比,，除了具有后者的基本功能之外,，還內(nèi)嵌了CAN模塊，因此很適合混合動(dòng)力汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制,。
1 TMS320F241的主要特點(diǎn)
與TMS320X240相比,，TMS320F241除了多出一個(gè)CAN模塊之外，還具有以下不同之處：
•TMS320X240具有雙10位A/D" title="A/D">A/D轉(zhuǎn)換器,，16個(gè)輸入通道,，轉(zhuǎn)換時(shí)間為6μs；而TMS320F241則只有一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器,，8個(gè)輸入通道,，轉(zhuǎn)換時(shí)間為1μs。
•TMS320X240的事件管理器中有3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器,、4個(gè)捕獲單元和9路PWM輸出（6個(gè)Full PWM和3個(gè)Simple PWM）,；而TMS320F241的事件管理器中只有2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、3個(gè)捕獲單元和6路PWM輸出（6個(gè)Full PWM）,，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式也少了單上升沿和單上升/下降沿兩種模式,。
TMS320F241具有8K片內(nèi)Flash，沒(méi)有擴(kuò)展RAM接口，調(diào)試起來(lái)不是很方便,。但可以用同系列的TMS320F243EVM板進(jìn)行調(diào)試,，程序幾乎不同修改就能移植到TMS320F241芯片內(nèi)運(yùn)行。
2 無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)方案
圖1為電機(jī)系統(tǒng)控制框圖,，采用轉(zhuǎn)換和電流雙閉環(huán)控制,。
轉(zhuǎn)子位置由霍爾元件檢測(cè)，是3個(gè)相差120度（電角度）,、脈寬為180度（電角度）的重疊信號(hào),。由轉(zhuǎn)子位置可得出轉(zhuǎn)速，進(jìn)而得到電流的計(jì)算值,；而由電流傳感器可以檢測(cè)到實(shí)際的電流,，根據(jù)電流給定值與實(shí)際值兩者的差值調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，并根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置觸發(fā)相應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)器件" title="開(kāi)關(guān)器件">開(kāi)關(guān)器件,，從而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的,。
逆變器采用IPM智能功率模塊，它內(nèi)含功率開(kāi)關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路以及過(guò)程電壓,、過(guò)電流等檢測(cè)電路,，其中的開(kāi)關(guān)器件為IGBT。
電機(jī)控制策略中各功能模塊（包括ASR,、ACR,、PWM、換流邏輯和轉(zhuǎn)速計(jì)算）都由TMS320F241芯片實(shí)現(xiàn),。
3 TMS320F241的外圍設(shè)計(jì)
圖2是TMS320F241芯片的主要外圍接線圖。有關(guān)說(shuō)明如下：
XTAL1和XTAL2之間接5MHz的晶振,，提供系統(tǒng)時(shí)鐘,。
3個(gè)捕獲單元的引腳CAP1、CAP2,、CAP3連接到霍爾元件的輸出,，轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)存儲(chǔ)到捕獲單元的緩沖器，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,。
A/D轉(zhuǎn)換器的8位輸入通道中,，用了5個(gè)通道，輸入量分別是直流母線電流Idc,、電壓Vdc以及電機(jī)三相電流Iu,、Iv、Iw,；另外3個(gè)通道經(jīng)過(guò)電阻接地,。
6路PWM輸出接到逆變器六個(gè)開(kāi)關(guān)器件的控制端，其中U+、V+,、W+接上橋臂,，U-、V-W-接下橋臂,。這6路PWM信號(hào)控制著開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通與關(guān)斷,，從而決定了電流的流經(jīng)路徑。
TMS320F241的CAN模塊引腳CANRX和CANTX通過(guò)光藕器件6N137連接到收發(fā)器82C250,，而收發(fā)器82C250再通過(guò)兩個(gè)引腳 CANH和CANL與CAN總線相連,，從而實(shí)現(xiàn)了TMS320F241與CAN總線間的通訊。其通訊介質(zhì)采用雙絞線,，如果通訊距離在40m之內(nèi),，最高傳輸速率可達(dá)1Mbps。
4 TMS320F241的CAN編程
TMS320F241的CAN模塊是FullCAN控制器,，可以發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)幀（11位標(biāo)識(shí)符）和擴(kuò)展幀（29位標(biāo)識(shí)符）,，它含有6個(gè)郵箱（Mailbox）以及15個(gè)不同的16位寄存器。這些寄存器分控制寄存器,、狀態(tài)寄存器,、中斷寄存器和本地接收屏蔽寄存器，它們映射到DSP的數(shù)據(jù)地址空間為0x7100h～0x710Fh,。6個(gè)郵箱中有兩個(gè)收件箱（編號(hào)為0和1）,、兩個(gè)發(fā)件箱（編號(hào)為4和5），還有兩個(gè)郵箱（編號(hào)為2和3）可以根據(jù)需要設(shè)置為收件箱或發(fā)件箱,。而每個(gè)郵箱又包含標(biāo)識(shí)符,、信息長(zhǎng)度及遠(yuǎn)程幀發(fā)送請(qǐng)求、數(shù)據(jù)等三個(gè)部分,，其中發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8字節(jié),。6個(gè)郵箱占用地址空間為 0x7200h～0x722Fh。
要使TMS320F241芯片能夠正確地收發(fā)信息,，首先要初始化CAN模塊,。CAN總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位傳輸時(shí)間是可以編程的（通過(guò)設(shè)置波特率），但必須相同,。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一幅幀時(shí),，接收器必須與發(fā)射器保持同步。郵箱初始化的步驟如下：
?。?）禁用郵箱
CANMDER=00000000000000000000b
(2)設(shè)置改變數(shù)據(jù)請(qǐng)求
CANMCR=0000000100000000b（bit8CDR=1）
(3)改變郵箱的標(biāo)識(shí)符,、控制字和數(shù)據(jù)（只有發(fā)件箱才能改變數(shù)據(jù)）
（4）反回正常模式
CANMCR=00000000000000000000b
?。?）啟用郵箱（ME=1）
初始化CAN模塊之后,，再經(jīng)過(guò)正確的配置,，就能夠收發(fā)數(shù)據(jù)信息了。
圖3和圖4分別是CAN模塊發(fā)射和接收信息流程圖,。
通過(guò)以上介紹可以看出,，TMS320F241是一種專用于電機(jī)控制且內(nèi)嵌CAN模塊的DSP芯片。用它可以方便地對(duì)混合動(dòng)力汽車（HEV）的永磁無(wú)刷直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)速度控制,，同時(shí)利用其內(nèi)嵌的CAN模塊,，可以通過(guò)CAN總線（協(xié)議規(guī)范CAN2.0）與混合動(dòng)力汽車的整車控制單元（VCU）進(jìn)行通訊。因而非常適用于混合的動(dòng)力汽車永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),。