永磁同步电机控制系统的串行通信实现

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。

　　(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。