使用DSP和CAN总线设计步进电机的控制系统研究资料说明

　　为了提高步进电机控制系统的动态性能和控制精度， 提出基于数字信号处理器T MS320LF2407A 的步进电机控制系统设计方法， 包括系统硬件、软件及加减速控制算法的设计; 并运用CAN 总线技术实现了DSP 与工控机之间的数据通信。通过实验测试， 结果验证了步进电机加减速控制算法的正确性和有效性。

　　步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的执行机构， 其转子角位移与输入脉冲的个数成正比， 其转动速度与输入脉冲的频率成正比， 通过改变脉冲频率可以实现大范围内的调速; 同时， 步进电机易于与计算机和其它数字元件接口， 因此被应用于各种数字控制系统中。

　　随着微电子技术的发展， 数字信号处理器以其强大的运算处理功能、较高的控制精度而在自动控制系统中普遍使用。在众多DSP 型号中， TMS320LF2407A 作为TI 公司的一款新型16 位定点数字信号处理器， 以其外设集成度高、A/ D 转换速度快等特点， 而被广泛用于电机数字化控制。

　　为了提高步进电机的控制性能和精度， 本文以TMS320LF2407A 为核心， 实现了三相步进电机控制系统的设计; 并运用CAN 总线技术， 完成了上位机与步进电机控制系统之间的数据通信。

　　基于DSP 和CAN 总线的步进电机控制系统结构框图如图1 所示。整个系统主要由数字信号处理器、CAN 总线及其接口电路、工控机、步进电机等部分组成。

　　本系统上位机经CAN 接口适配卡与总线相连， 实现对下位机的监控和管理。下位机选用TMS320LF2407A，通过CAN 驱动器PCA82C250 连接至CAN 物理总线 ;DSP 用于接收上位机指令， 实现对步进电机的控制及向上位机发送电机运行状态和各种参数。在此网络系统中， 可配置多个节点， 各节点之间都能通过CAN 总线交换信息。

　　DSP 与CAN 总线接口电路主要用于完成工控机与步进电机控制系统的数据通信， 电路如图2 所示。

　　电路选用PCA82C250 作为CAN 控制器和CA N 总线间的接口， 提供对总线的差动发送和接收能力。为提高系统抗干扰性能， 在DSP 与PCA82C250 之间增加了光电隔离电路， 隔离采用高速光耦6N137， 其最高响应频率可达10 MHz。电路中， PCA 82C250 的输出引脚CANH 和CANL 之间必须并联120