贾雯杰，汪 毅，魏雨辰

（中国矿业大学 信息与电气工程学院，徐州 221116）

0 引言

TMS320F2812是美国德州仪器 (Texas Instrument，TI)公司推出的面向交流电机调速、电力电子设备控制的新一代DSP控制器。通常对TI DSP开发是采用软件 CCS（Code Compose Studio）使用 C或者汇编语言，但是在使用复杂的控制策略时和控制算法时，编程的复杂程度较大，代码效率不高，使控制效果不理想。这就需要一种新的程序设计和调试方法。文中通过建立正弦波发生器的硬件仿真模型，在DSP F2812的仿真器中进行了实时的在线仿真，从而说明了RTDX在DSP图形化开发中的用法及功能，并在此基础建立了图形化的直流电机的闭环速度控制系统，有效的解决了上述问题。

1 基于DSP的电机控制系统硬件设计（硬件实验平台）

如图1所示，数字控制器采用DSP F2812芯片作为主控制器，硬件上由CPU、存储器、数字I/O、PWM模块和A/D模块组成。A/D模块对电枢绕组电流进行采样；PWM模块产生6路PWM信号；数字I/O口有6路信号输出，其中2路用作限幅多路切换器的不导通相选择，2路用作程控放大比较器的放大倍数选择，2路用作换相信号输出使能。数字I/O口还有2路信号输入，是程控放大比较器给数字控制器的换相信号。转速计算模块根据换相信号计算出电机的转速值；速度控制模块根据调速要求计算输出PWM的占空比；换相控制模块根据换相信号的电平跳变，进行相应的换相。

图1 电机控制系统结构及硬件图

2 MATLAB Link for CCS 及RTDX原理

MathWorks公司和TI公司联合开发了Matlab Link for CCS Development Tools(CCSLink)和Embedded Target for the TI DSP Platform，CCSLink提供了Matlab 和 CCS 的联接口，能把 Matlab 和CCS 及目标DSP硬件连接起来。利用CCSLink可以像操作Matlab变量一样来操作DSP 的存储器或寄存器。而CCSLink与ET TIC2000的配合使用，可直接通过Matlab中的Simulink模型生成DSP的可执行代码，可以在集成统一的Matlab环境下完成DSP的整个开发过程[3,4]，如图2所示。

图2 Matlab、CCS硬件的联接

图3 RTDX的原理图

RTDX 在主机与目标系统数据交换时，利用的是DSP内部仿真逻辑和JTAG 接口，它不占用DSP 的I/O 资源，对DSP 系统资源影响很小，使数据传送可以在不停止应用程序的背景下运行。在目标系统上，应用程序的数据通过RTDX 的用户库接口和通讯接口，再经过JTAG接口发送到主机调试器，存入文件。由于主机调试器支持客户端，因此任何OLE Automation Client（VB、VC++等）都可以访问和显示文件内的数据。主机向目标系统发送数据时，数据首先从OLE Automation Client 发送到调试器，接收到数据后，调试器再对数据进行缓存，只有当接收到目标系统上应用程序发送的读数据请求时，数据才能通过JTAG 接口被发送到目标系统的通信接口，然后再发送到用户库接口，最后传给应用程序[5]。

3 基于RTDX的正弦波发生器图形化设计

3.1 建立基于RTDX的正弦波发生器Simulink模型

RTDX的模型不同于一般模型，要用到两个特殊的模块From RTDX 和 To RTDX ，分别放置在需要调节的参数的输入端和模型的输出端，用来建立RTDX通道实现数据传输，建立如图4所示的Simulink模型。

图4 RTDX正弦波发生器模型

3.2 直接代码生成

设置CCS Setup中仿真器型号，保持与模型窗口中F2812 ezdsp中的DSPBoardLabel型号相同。然后在Simulink窗口中选择Simulation下拉菜单中的Configuration Parameters选项，弹出对话框。保持默认设置不变，点击Generate Code，使Simulink模型自动生成CCS IDE的工程文件，并且自动调入CCS IDE中，则该工程文件就能在CCS IDE中编译下载运行[5,6]。

3.3 实时在线仿真

地址分配，在CCS中进行编译好，下载到硬件仿真器中。接着在MATLAB的模型中点击Build/Reload & Run 模型框，此时代码自动在硬件仿真器中运行，同时弹出GUI的波形显示窗口，显示出代码所描述的正弦波。可以在波形显示窗口中实时的在线更改频率（Frequency）及幅值（Amplitude），而不用终止运行中的程序。只需在波形窗口中更改频率或幅值，然后点击应用（Apply）即可完成实时在线更改数据。如图5所示。

3.4 结果

通过正弦波发生器的实时在线更改频率或幅值，可以很清晰的看到RTDX在DSP程序设计中的作用，让DSP的开发变得更方便，更快捷，同时也证实了RTDX技术的实时性。

图5 实时正弦曲线

4 直流电机的图形化闭环速度控制系统建立

利用上述建立RTDX正弦波发生器的方法，采用F2812硬件实验平台和MATLAB中的DMC库模块构建一个图形化直流电机的闭环速度控制系统，如图6所示。

1）调整模型中的电机轴角编码器分辨率参数，以符合硬件的要求；

图6 直流电机的图形化闭环速度控制系统

2）点击“Build/Reload & Run”，在CCS中生成加载和运行控制DSP的代码。该设置参数通过RTDX被送到运行在DSP上的控制器，该控制器不断的调整驱动电机的PWM波的占空比，以便达到预期的速度要求。电机负载的变化将会导致PWM波形占空比的变化，电机的速度和PWM波形的占空比值通过RTDX被送到主机上，通过MATLAB运行仿真。

5 结论

本文通过Matlab与CCS的图形化模式开发数字信号处理器，实现了RTDX在DSP中实时产生正弦波，并能够实时更改数据而不影响程序的运行；在此基础上建立了图形化直流电机的闭环速度控制系统。从而证实了RTDX是一种非常理想的实时数据传输技术，为软件的调试提供了一种新的方法，也为DSP 开发人员发现程序错误和监测系统运行状况提供了实时的、直观的表示形式。另外，RTDX技术不仅可以用在软件调试过程中，而且可用于医疗监测、工业控制等领域，基于图形化模式的RTDX技术在DSP开发电机控制系统中必将有着广泛的应用。

[1] How to Write an RTDX Host Application Using MATLAB[Z].Texas Instruments,2000.

[2] 段国强,陈月云.Matlab辅助DSP设计的研究与实现[J].微计算机信息,2007(20):130-132.

[3] 冷斌,李学勇,刘建华.一种基于Matlab的DSP调试及直接代码生成方法[J].现代电子技术,2008(20):68-75.

[4] Matlab Help Link for Code Composer Studio[Z].

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