该设计采用 AM2612 ZNC (10mm × 10mm) 封装作为电机控制和通信控制器。电机控制接口包括:
- 增强型脉冲宽调制器 (ePWM) – PWM 外设由具有独立资源的较小单通道子模块构建而成,并且可以根据需要一起运行以形成系统。此设计部署 ePWM0、ePWM1 和 ePWM2 作为三相 GaN 驱动器。每个 ePWM 子模块有两个通道 A 和 B,用于生成两个具有可配置死区的互补 PWM 信号。所有三个 PWM 子模块共享 250MHz 的相同时基时钟并彼此同步。每个 ePWM 模块都有一个同步输入和一个输出,可以将其配置为链接到多个源和事件(如 EtherCAT sync0 脉冲和 FSI RXTRIG),从而闭合通信和 PWM 之间的环路。
- Σ-Δ 滤波器模块 (SDFM) – SDFM 是一种四通道数字滤波器,专为电流测量而设计。每个输入通道均可接收一个独立的 Δ-Σ 调制器位流。位流由四个独立可编程的数字抽取滤波器进行处理。在此设计中,为滤波器选择了 Sinc3 滤波器类型和过采样率 (OSR) 32。使用 20MHz 时钟(Sinc 滤波器的数据速率)时,延迟等于 4.8μs。SDFM 时钟和 SDM 时钟分别由 ePWM8A 和 ePWM8B 生成。使用 ePWM 模块的好处是,可以根据实际应用调整和配置时钟相位和频率。由每个 PWM 周期中心的 ePWM0 SOCA 事件触发的滤波器输出该周期内电流的平均值。此外,这组滤波器包括一个快速比较器(次级滤波器),用于过流和欠流监测的即时数字阈值比较以及过零检测。
- PRU-ICSS GPIO 模块三通道外设接口 – 此接口支持利用 HDSL、Tamagawa、EnDat 2.2 和 BiSS 协议进行操作的功能。该接口支持 2 线和 4 线串行 RS-485 通信。每个通道的范围为 100kHz 至 16MHz。数据 FIFO 大小为 32 位(用于发送)和 4 位(用于接收)。可以配置移位大小和接收输入时的过采样。此设计中,在减速器齿轮箱之后为电机转子角度和绝对位置反馈配备了两个 BiSS 编码器。两个 PRU-ICSS 实例用于对这两种编码器进行数据解码。位置反馈由 ePWM3 比较事件 C 触发,该事件与 ePWM0 SOCA 时序匹配。
- PRU-ICSS 实时介质独立接口 (MII_RT) 模块 – 此模块为 PRU 提供了一个可编程的 I/O 接口来访问和控制至多两个 MII 端口。每个端口都有配备多达 64 字节的 2 级 FIFO,以支持不同的用例,例如自动转发、动态处理和乒乓处理。此外,该模块在 TX 和 RX 路径上均具有链路检测功能和循环冗余校验 (CRC)。使用确定性指令集时,100Mbps 链路下的最小延迟仅为 3ns。
图 3-1 展示了 TIDA-010979 的电机控制和通信接口,图 3-2 展示了电机控制配置。