永磁同步电机控制系统的串行通信实现

在开发基于DSP的永磁同步电机控制系统时，需要及时观察驱动系统中的变量，并控制一些程序和修改具体参数。在实际操作中，数字信号处理器无法通过外部端口进行控制，因此需要数字信号处理器的串行通信模块来解决这个问题。整个监控系统由上位机和以数字信号处理器为核心的电机控制系统组成。Pc在DSP程序中改变转矩和磁链设置，通过串口调整PI参数。电机控制系统控制电机，收集相关数据并反馈给Pc进行分析、处理、显示和存储。以数字信号处理器控制的永磁同步电机为例，介绍了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式，是80年代提出的交流电机高性能控制策略。该控制系统是一个速度和扭矩双闭环控制系统。该系统使用电压和电流传感器来检测DC母线电压Vdc。定子两相电流I和I，定子三相坐标系中的电压和电流变量通过坐标变换转化为-静止定子坐标系中的两相分量。用磁链和转矩观测器得到的定子磁链和转矩的实际值作为反馈量，并与磁链和转矩的给定值进行比较。得到的误差信号经过磁链和转矩调节器的滞环控制单元后，得到0和1的控制信号。然后综合考虑当前定子磁链所处的区域，选择合适的电压空间矢量来控制定子磁链的转速和方向，可以直接快速的实现转矩调节。

如果测试仪能够及时观察和调整转矩、磁链、电压、电流等控制参数，将大大提高电机控制系统的开发效率。

串行通信的实现

PC机与数字信号处理器串行通信的实现包括硬件设计、上位机程序设计和下位机程序设计三个部分。

2.1串行通信硬件设计

考虑到该测试平台的实际需求，采用RS-232实现了PC机与数字信号处理器之间的数据传输。现在RS。232通讯口是每台电脑上必备的配置，通常包含COM1和COM2两个端口，方便上位机和下位机的连接，实现电脑对生产现场的监控。图2显示了TMS320LF2407串行通信1: 1电路。该电路采用符合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电源，两个收发通道。由于TMS320LF2407采用3.3 V供电，需要将5 V的1TI1L电平转换为3.3 V的高电平，整个接口电路简单，可靠性高。

2.2电脑程序设计

Delphi是一个面向对象的可视化编程工具，它具有强大的集成开发环境和极快的编译器，既有Visual C的强大功能，又有VB的易学易用特性。通过安装MSComm控件[2]，可以在Delphi环境下轻松实现串行通信。MSComm提供了两种处理通信问题的方法：一种是事件驱动方法，另一种是查询方法。该系统采用事件驱动方法，程序响应及时，可靠性高。只要知道MSComm的属性和事件的用法，就可以操作串口。

其主要属性是：

(1) eomport属性，用于设置和返回连接的串口号；

(2)setTIngs属性，以字符的形式设置并返回串口的波特率、奇偶校验、数据位和停止位参数；

(3) po ~ open属性，用于设置或返回通信连接端口的状态；

(4)输入属性用于从输入缓冲区返回和删除字符；

(5)输出属性用于将待发送的数据输入传输缓冲区；

(6)inputlen属性，用于指定串口终端I读入的字符串的长度或字节数：I；

(10)commevent属性，当通信错误或事件发生时，将生成oncomm事件；

(11)inbufercount属性，用于接收缓冲区中的字符数；

(12)inputmode属性，用于设置或返回输入属性检索到的数据类型。

在程序设计中，首先要初始化MSComm，可以通过双击MSComm控件进行设置，也可以在程序中进行修改。

该系统根据需要设计了自己的通信协议。

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　　(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为数据帧。每个字节包含1个起始位、1个停止位、8个数据位，这些都是隐藏在底层程序中的，在实际应用中用户只需在通信界面上设置磁链值200，然后单击“n发送”按钮即可实现该命令。图3为PC机发送数据流程图。