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1、TMS320F241在混合动力汽车电机控制设计应用由于混合动力汽车混合动力汽车有两套驱动系统，驱动系统与整车控制单元（VCU）之间的信息交换与协调就显得尤其重要。CAN（Controller Area Network）总线即控制器局域网络，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，属于现场总线的范畴，具有实时性强、可靠性高、抗干扰性强、结构简单、操作性好、价格低廉等特点，因此被广泛用于工业控制中。TMS320X24X是TI公司专为数字电机控制而设计的系列芯片。而TMS320F241TMS320F241与同系列的TMS320C240或TMS320F240相比，除了具有后者的基本功能之外，
2、还内嵌了CAN模块，因此很适合混合动力汽车电机驱动系统的控制。1 TMS320F241的主要特点与TMS320X240相比，TMS320F241除了多出一个CAN模块之外，还具有以下不同之处：•TMS320X240具有双10位A/DA/D转换器，16个输入通道，转换时间为6μs；而TMS320F241则只有一个10位A/D转换器，8个输入通道，转换时间为1μs。•TMS320X240的事件管理器中有3个定时/计数器、4个捕获单元和9路PWM输出（6个Full PWM和3个Simple PWM）；而TMS320F241的事件管理器中只有2个定时/计数器、3个捕获单
3、元和6路PWM输出（6个Full PWM），计数器的计数方式也少了单上升沿和单上升/下降沿两种模式。TMS320F241具有8K片内Flash，没有扩展RAM接口，调试起来不是很方便。但可以用同系列的TMS320F243EVM板进行调试，程序几乎不同修改就能移植到TMS320F241芯片内运行。2 无刷直流电机控制系统方案图1为电机系统控制框图，采用转换和电流双闭环控制。转子位置由霍尔元件检测，是3个相差120度（电角度）、脉宽为180度（电角度）的重叠信号。由转子位置可得出转速，进而得到电流的计算值；而由电流传感器可以检测到实际的电流，根据电流给定值与实际值两者的差值调节PWM信号的占空比，
4、并根据当前转子位置触发相应的功率开关器件开关器件，从而达到控制电机转速的目的。逆变器采用IPM智能功率模块，它内含功率开关器件和驱动电路以及过程电压、过电流等检测电路，其中的开关器件为IGBT。电机控制策略中各功能模块（包括ASR、ACR、PWM、换流逻辑和转速计算）都由TMS320F241芯片实现。3 TMS320F241的外围设计图2是TMS320F241芯片的主要外围接线图。有关说明如下：XTAL1和XTAL2之间接5MHz的晶振，提供系统时钟。3个捕获单元的引脚CAP1、CAP2、CAP3连接到霍尔元件的输出，转子的位置信号存储到捕获单元的缓冲器，经过计算可以得到转子转速。A/D转换器
5、的8位输入通道中，用了5个通道，输入量分别是直流母线电流Idc、电压Vdc以及电机三相电流Iu、Iv、Iw；另外3个通道经过电阻接地。6路PWM输出接到逆变器六个开关器件的控制端，其中U+、V+、W+接上桥臂，U-、V-W-接下桥臂。这6路PWM信号控制着开关器件的开通与关断，从而决定了电流的流经路径。TMS320F241的CAN模块引脚CANRX和CANTX通过光藕器件6N137连接到收发器82C250，而收发器82C250再通过两个引脚 CANH和CANL与CAN总线相连，从而实现了TMS320F241与CAN总线间的通讯。其通讯介质采用双绞线，如果通讯距离在40m之内，最高传输速率可达1
6、Mbps。4 TMS320F241的CAN编程TMS320F241的CAN模块是FullCAN控制器，可以发送和接收标准帧（11位标识符）和扩展帧（29位标识符），它含有6个邮箱（Mailbox）以及15个不同的16位寄存器。这些寄存器分控制寄存器、状态寄存器、中断寄存器和本地接收屏蔽寄存器，它们映射到DSP的数据地址空间为0x7100h0x710Fh。6个邮箱中有两个收件箱（编号为0和1）、两个发件箱（编号为4和5），还有两个邮箱（编号为2和3）可以根据需要设置为收件箱或发件箱。而每个邮箱又包含标识符、信息长度及远程帧发送请求、数据等三个部分，其中发送或接收的数据长度为8字节。6个邮箱占用地
7、址空间为 0x7200h0x722Fh。要使TMS320F241芯片能够正确地收发信息，首先要初始化CAN模块。CAN总线上每个节点的位传输时间是可以编程的（通过设置波特率），但必须相同。当一个节点收到一幅帧时，接收器必须与发射器保持同步。邮箱初始化的步骤如下：（1）禁用邮箱CANMDER=00000000000000000000b(2)设置改变数据请求CANMCR=0000000100000000b（bit8CDR=1）(3)改变邮箱的标识符、控制字和数据（只有发件箱才能改变数据）（4）反回正常模式CANMCR=00000000000000000000b（5）启用邮箱（ME=1）初始化CAN模块之后，再经过正确的配置，就能够收发数据信息了。图3和图4分别是CAN模块发射和接收信息流程图。通过以上介绍可以看出，TMS320F241是一种专用于电机控制且内嵌CAN模块的DSP芯片。用它可以方便地对混合动力汽车（HEV）的永磁无刷直流电机实现速度控制，同时利用其内嵌的CAN模块，可以通过CAN总线（协议规范CAN2.0）与混合动力汽车的整车控制单元（VCU）进行通讯。因而非常适用于混合的动力汽车永磁无刷直流电机控制系统。
