串行通信在永磁同步电机控制系统中应用

0 引 言

TMS320LF2407是TI公司开发的、适用于电机控制的数字信号处理器（DSP），在原有DSP内核的基础上添加了脉宽调制（PWM）、A／D、D／A模块，从而实现对电机系统的全数字控制。它在电机控制系统中得到了广泛应用，并取得了明显效果。在开发一套以DSP为核心的永磁同步电机控制系统时，需要及时观察驱动系统中的各个变量，同时还要对一些程序进行控制，修改特定参数。DSP在实际运行中不能用外接的端口进行控制，需要用DSP自带的串行通信模块来解决这一问题。通过一台上位计算机和以DSP为核心的电机控制系统构成整个监控系统，Pc机通过串口来改变DSP程序中转矩、磁链给定，以及调节PI参数等，电机控制系统完成对电机的控制，并采集相关数据反馈到Pc机中进行分析、处理、显示和存储。本文以DSP控制永磁同步电机为例，介绍在整个控制系统中串行通信的实现。

1 永磁同步电机控制系统

永磁同步电机控制系统框图如图1所示，采用直接转矩控制方法，这是19世纪80年代提出的交流电机高性能控制策略。本控制系统是一个速度和转矩的双闭环控制系统。系统利用电压、电流传感器检测直流母线电压Vdc。及定子二相电流i 和i ，通过坐标变换将定子三相坐标系中的电压、电流变量转换为α-β静止定子坐标系中的二相分量。将由磁链及转矩观测器得到的定子磁链、转矩实际值作为反馈量，与磁链、转矩给定值进行比较，所得到的误差信号通过磁链、转矩调节器的滞环控制单元后，获得0、1控制信号，再综合考虑当前定子磁链所在的区域，选择适当的电压空问矢量控制定子磁链的旋转速度及方向，即可直接快速地实现转矩调节。

如果试验人员能够及时地观测并调节转矩、磁链、电压、电流等控制参数，将会极大地提高电机控制系统的开发效率。

2 串行通信的实现

PC机与DSP串行通信的实现包括三个部分，即硬件设计、上位机程序设计、下位机程序设计。

2．1 串行通信硬件设计

从本试验平台实际需要考虑，采用RS-232实现PC机与DSP的数据传输。现在RS。232的通信端口是每台计算机上的必要配置，通常含有COM1和 COM2两个端口，所以能很方便地把上位机与下位机连接起来，实现计算机对生产现场的监测和控制。图2是TMS320LF2407串行通信接1：1电路 [1]。该电路采用了符合RS-232标准的驱动芯片MAX232进行串行通信。MAX232芯片功耗低，集成度高，+5 V供电，具有2个接收和发送通道。由于TMS320LF2407采用+3．3 V供电，需要将5 V的1tI1L电平变换为3．3 V高电平，整个接口电路简单，可靠性高。

2．2 上位机程序设计

Delphi是一种面向对象的可视化编程工具，拥有功能强大的集成开发环境和速度极快的编译器，兼具Visual C++的强大功能和VB易学易用的特点。通过安装MSComm控件，可在Delphi环境下方便地实现串行通信[2]。MSComm提供了两种处理通信问题的方法：一种是事件驱动法，一种是查询法。本系统选用事件驱动法，该方法程序响应及时，可靠性高。只要了解使用MSComm的属性及事件的用法就可以实现对串口的操作。

其主要属性有 ：

（1）eommport属性，用于设置并返回连接的串行端口号；
（2）settings属性，以字符形式设置并返回串口的波特率、奇偶校验、数据位、停止位参数；
（3）po～open属性，用于设置或返回通信连接端口的状态；
（4）input属性，用于从输入缓冲区返回并删除字符；
（5）output属性，用于将要发送的数据输入传输缓冲区；
（6）inputlen属性，用于指定由串行端I：I读入的字符串长度或字节数；
（7）handshaking属性，用于指定通信双方的握手协议；
（8）rthreshold属性，用于设置或返回引发接收事件的字节数；
（9）sthreshold属性，用于设置并返回传输缓冲区中允许的最小字符数；
（10）commevent属性，在通信错误或事件发生时都会产生oncomm事件；
（11）inbufercount属性，用于接收缓冲区中的字符数；
（12）inputmode属性，用于设置或返回input属性取回数据的类型。

程序设计中首先要对MSComm进行初始化，可以双击MSComm控件设置，也可以在程序中修改。

本系统根据需要自行设计了通信协议。[next]

（1）帧分为两类，即控制帧和数据帧。控制帧为上位机发出的控制命令，数据帧为上、下位机的实时数据。

（2）上位机对下位机通信中的控制帧，格式都是一个字节，定义如下：AA为下位机发送数据；AB为下位机接收数据；AC为下位机停止发送

（3）数据帧为两个字节，数据范围是0～65535，满足了数据要求。

例如，把电机磁链设置为200，该通信命令由4个字节组成，数据格式为AB0400C8。其中：AB为控制帧，04代表磁链，00C8为数据郑每