ZHCUDJ3A December   2025  – June 2026

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 术语
    2. 1.2 主要系统和接口规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 TMS320F28P65x (F28P65x)
      2. 2.3.2 DRV8376
      3. 2.3.3 DP83826A
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 F28P65 电机控制和通信接口
    2. 3.2 多轴电机控制方案
    3. 3.3 直流链路去耦
    4. 3.4 具有 DRV8376 的三相逆变器
    5. 3.5 系统电源管理
    6. 3.6 以太网物理层
  10. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
      1. 4.1.1 TIDA-010992 PCB 概览
      2. 4.1.2 TIDA-010992 硬件设置
    2. 4.2 软件要求
    3. 4.3 测试和结果
      1. 4.3.1 电源管理和系统上电和断电
      2. 4.3.2 电流反馈
      3. 4.3.3 三相半桥电机驱动器功率级开关节点
      4. 4.3.4 多轴电机控制方案验证
      5. 4.3.5 系统热性能测量
  11. 5设计和文档支持
    1. 5.1 设计文件
      1. 5.1.1 原理图
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 板层图
      4. 5.1.4 Altium 工程
      5. 5.1.5 Gerber 文件
      6. 5.1.6 装配图
    2. 5.2 工具与软件
    3. 5.3 文档支持
    4. 5.4 支持资源
    5.     商标
  12. 6作者简介
  13. 7修订历史记录

F28P65 电机控制和通信接口

该设计利用带有锁步功能外加 CLA 的 F28P65 双核芯片,并搭配采用 NMR 封装 (9 × 9mm) 的 EtherCAT 总线,作为电机控制与通信控制器。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。该设计采用 ePWM 1 至 18 通道,用于 6 轴的三相电机驱动器。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。对于三相电机控制,每个轴总共实现 6 × PWM。所有这些脉冲宽度调制子模块共用 200MHz 的同一时基时钟,采用增减计数模式,并且彼此之间保持同步。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。在该参考设计中,轴 1 的 EPWM1 由 EtherCAT sync0 脉冲触发,其他所有 EPWMx 模块的同步输入均由 EPWM1 的同步输出触发。
  • 模数转换器 (ADC) – 该 ADC 外设为逐次逼近 (SAR) 型 ADC,可选择 12 位或 16 位分辨率。每个 ADC 模块都包含一个采样保持 (S/H) 电路,可对电机的三相电流进行同步采样。ADC 基准电压由外部高精度电压基准芯片 REF6230 提供。每个轴的相应 ADC 通道起始采样时间由其自己的 ADC 转换启动 (SOCA) 触发,而此 SOCA 事件分别由每个轴 EPWM 模块的比较事件 C 触发。用于 FOC 计算的中断信号会在 ADC SOC 完成数据转换后自动生成。
  • EtherCAT 从属器件控制器 (ESC) –此 F28P65 MCU 上的 ESC 提供多达 2 个媒体独立接口 (MII) 端口来连接到 EtherCAT PHY。过程数据接口采用 16 位异步接口。ESC 还提供了一个可在内部或外部使用的 64 位分布式时钟。可利用 SYNC0/1 与 LATCH0/1 输出信号实现 GPIO 同步,支持从任意 GPIO 接入输入信号,同时为器件内部事件提供多路复用配置选项,并支持时间戳记录功能。ESC 具有 8 个现场总线存储器管理单元 (FMMU),可支持 RD/、WR/、RDWR 的所有本机类型以及位寻址和字节寻址的内置特性。提供了一个 I2C EEPROM 接口来存储 MAC 地址等信息。初始化阶段将 ESC 访问权限分配至 CPU1 子系统。
  • 双核电机控制设计 – 此参考设计利用双 C28x DSP 内核来执行 6 轴电机控制和工业通信,CPU1 处理轴 1 和轴 2 控制及 EtherCAT 应用,CPU2 处理轴 3 至 6 电机控制。需要按如下方式为两个 CPU 分配存储器和外设:
  • 闪存组 0 至闪存组 3 (0x80000 - 0xFFFFF) 归 CPU1 所有,而闪存组 4 (0x100000 – 0x11FFFF) 归 CPU2 所有
  • 出于数据目的,将 0x00C000 至 0x020000 中的 DRAM1-4 分配给 CPU1,出于代码目的,将 0x008000 至 0x022000 中的 GSRAM0-2 分配给 CPU1。DRAM5 来自 0x020000 且长度为 8KB,GSRAM3-4 来自 0x016000 且长度为 16KB,都分配给 CPU2。
  • EPWM1-6 由 CPU1 控制,EPWM7-18 由 CPU2 控制
  • ADCA 和 C 由 CPU1 控制,ADCB 由 CPU2 控制
  • SPIA 和 D 由 CPU1(对于轴 1-2 编码器接口)和 DRV 配置,SPIB 和 C 由 CPU2(对于轴 3-6 编码器接口)控制
  • EtherCAT 由 CPU1 控制
  • CLB1 由 CPU1 控制以触发 SPIA 数据传输,CLB2 和 CLB5 由 CPU2 控制以触发 SPIB 和 C 数据传输。

图 3-1 展示了 TIDA-010992 的电机控制和通信接口,图 3-2 展示了轴 1 电机控制外设示例。

TIDA-010992 F28P65 电机控制和 TIDA-010992 的通信接口图 3-1 F28P65 电机控制和 TIDA-010992 的通信接口
TIDA-010992 TIDA-010992 的轴 1 电机控制外设示例图 3-2 TIDA-010992 的轴 1 电机控制外设示例