在PSoC4平台上开发步进电机控制系统

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本文首先针对电机控制简要介绍了Cypress最新推出的PSoC4产品的主要特性和两相HB型步进电机细分控制原理。然后分析了当前主要的步进电机商用解决方案,详细阐述了在PSoC4平台上开发步进电机控制系统的方法,过程和优势,并给出了实用的工程和实验结果。

1. 引言


PSoC4为Cypress在2013年推出的可编程片上系统PSoC(Programmable System on Chip)系列的最新产品,采用ARM Cortex-M0作为处理核心。PSoC4完全继承了PSoC芯片家族本身的高度可编程的灵活性,并融合Cortex M0高性价比的处理器核架构,使得PSoC4系列产品成为一个具有高度可扩展性的处理器平台,在性价比、功耗等方面优势显著。更值得一提的是,PSoC4针对电机控制提供了完整和极具特色的片内资源,工程师在PSoC4上开发电机控制系统时将更加直观与快捷。


PSoC4产品系列目前推出的是CY8C4100和CY8C4200两个入门级产品系列。本文即以CY8C4200为例,介绍如何在PSoC4上开发两相HB型步进电机控制系统。


2. PSoC4架构及片内资源简介


PSoC 4 是基于ARM Cortex-M0 CPU(处理器)的可编程嵌入式系统控制器家族,为嵌入式应用提供了强大的可编程平台。它集合了可编程模拟资源、可编程内部互联、用户可编程数字逻辑、通用的固定功能外设计以及高性能的ARM Cortex-M0 CPU子系统。


PSoC 4系列包括以下特性:


●高性能Cortex-M0 CPU内核

●固定功能以及可配置的数字模块

●高度可编程的数字逻辑

●高性能模拟系统

●灵活可编程的内部互连
 

 


 

图1是PSoC4的系统框图。限于篇幅,本文将主要概括与电机控制相关的片内资源特性,详细内容可以参考Cypress网站上的PSoC4的数据手册。


●高达48MHz,43 DMIPS的32位Cortex-M0 CPU,支持单周期乘法

●多达32 KB Flash及4KB SRAM内存

●四个独立的可支持中央对齐的TCPWM,支持互补的可编程死区及同步ADC操作

●两个低功耗比较器

●两个电流数模转换器(IDAC),可以输出给内部模块,或通过GPIO输出到外部成为可定制的用户电流源。

●两个支持比较器模式及SAR ADC输入缓冲功能的运算放大器

●四个可编程数字逻辑模块(UDB)

 


图1: PSoC4芯片系统框图


PSoC4在开发环境方面与PSoC家族的上一代产品保持一致,仍然为PSoC Creator,延续了将片内资源抽象为模块化Component的开发方法,控制系统架构清晰具体,简单快捷。用户可以更多关注产品的功能开发,而较少的注意芯片的硬件结构细节。PSoC Creator的详细信息可以在Cypress网站上获得。
 

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