TMS320F2812三种运行方式在SRM控制中的应用＊

温燕斌，蔡燕，李雪

（天津工业大学 电气工程与自动化学院，天津 300160）

温燕斌（硕士研究生），研究方向为开关磁阻电机驱动系统；蔡燕（教授），研究方向为电力电子与电力传动；李雪（硕士研究生），研究方向为开关磁阻电机及其纺织应用。

引 言

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，SRM）的控制对实时性的要求很高，它需要不断地判断其转子瞬时位置、相电流等信息，进而控制SRM换相，实现电机运转。而作为SRM的控制核心，不仅要实现上述SRM基本控制功能，而且要实现各种控制策略（包括电流斩波控制、电压PWM控制、角度位置控制），甚至是很复杂的SRM优化算法的应用。因此，SRM的控制需要一个性能优越的控制核心。

TI公司推出的TMS320F2812是一款性能非常优越的数字信号处理器（DSP），最高工作时钟频率可达150 MHz。其外设功能十分强大，存储资源也很丰富：芯片内部集成了18KSARAM（M0、M1各1K，L0、L1各4K，H0为8K），Flash为128K；且预留了5个扩展空间，方便用户进行功能扩展。这就为TMS320F2812运行方式的多样化提供了条件，同时也是选其作为SRM控制核心的原因。

1 TMS320F2812三种运行方式的实现

TMS320F2812代码的开发环境为CCS，其工程一般由头文件、源文件、库文件以及连接命令文件（CMD）四种文件组成。头文件采用位域结构体进行定义，方便用户操作相关寄存器；源文件保存用户开发时编写的软件代码；库文件为系统文件，无法修改；CMD文件则是用来分配存储空间的，它告诉链接器将编译器生成的段链接到哪。所以，要想实现代码运行方式的多样化，必须很好地了解CMD文件。

CMD文件包括MEMORY和SECTIONS。其中，MEMORY的作用是指示存储空间的起始位置和长度，而SECTIONS的作用是将各种初始化段和非初始化段分配到相应的存储空间。二者都是由编译器自己编译、生成及归类的。初始化段包括所有的代码、常量及初始化表格等；非初始化段由变量、堆栈等组成。用户也可以通过“＃pragma DATA＿SECTION”和“＃pragma CODE＿SEC－TION”指令，将自己定义的数据段或代码段分配到对应的数据空间或程序空间，完成映射。

1.1 RAM调试运行

RAM调试运行指的是将用户编写的代码下载（load）到片内RAM，并在RAM上直接运行的一种运行方式。这种方式实际上就是通常所说的在线仿真。TMS320F2812通过仿真器与主机相连，主机能够在线调试程序，例如启动、停止、单步运行、设置断点等。

RAM调试运行方式实现简单，其程序流程为：code＿start－﹥ wd＿disable－﹥c＿int00－﹥ main（）。code＿start和wd＿disable的程序包含于DSP281x＿CodeStartBranch.asm中，具体程序如下：

此处存放了两个长跳转指令，因为WD＿DISABLE被置1，先跳转到屏蔽看门狗的代码处运行。

段生成完毕，还需要在CMD文件中将其映射到RAMH0上，即所谓的H0启动模式。之后程序就会照流程直接在RAMH0上运行程序，实现RAM调试运行的方式。

1.2 Flash直接运行

Flash直接运行指的是将用户编写的代码烧写到Flash，并在Flash初始化完成后，用户代码运行于Flash上的一种运行方式。

与RAM调试运行相比，Flash直接运行的程序流程多了一个 Memory＿copy的环节，即code＿start－﹥wd＿disable－﹥c＿int00－﹥ main（）－﹥ Memory＿copy。这是因为要想在Flash上直接运行程序，就需要配置好Flash控制寄存器（FACTIVEWAIT、FBANKWAIT等）。但这些寄存器是不能在Flash上直接配置的，所以只能将包含这些配置语句的Flash初始化函数InitFlash（）搬运到RAM中运行。

InitFlash（）的搬运是通过指令“＃pragma CODE＿SECTION（InitFlash，"ramfuncs"）”和CMD文件配置实现的。前者将函数InitFlash（）映射到段ramfuncs，后者在SECTIONS中作如下配置：

其中，RamfuncsLoadStart等为已定义好的3个外部全局变量。这样配置后，只需要在主程序main（）中先调用 MemCopy（＆Ram－funcsLoadStart，＆Ramfuncs Load－End，＆Ram funcsRunStart）将已经烧写到Flash中的初始化函数InitFlash（）代码全部复制到以Ram－funcsRun－Start开头的RAM中，再调用函数InitFlash（）就实现了InitFlash（）的搬运。

最后需要注意的一点就是，给codestart段分配的BEGIN段需要映射到以0x3F7FF6开头的一段Flash上，用于Flash启动模式，而不再是在RAM上。如此配置之后，其他用户代码就可以在Flash上正常运行了。

1.3 Flash到RAM全搬运运行

Flash直接运行归根到底就是实现了一个函数从Flash到RAM的搬运，而Flash到RAM的全搬运运行就是将所有初始化段全部搬运到RAM的一种运行方式。因此，其程序流程也与Flash直接运行类似，即code＿start－﹥ wd＿disable－﹥copy＿sections－﹥c＿int00－﹥ main（）。与Memory＿copy不一样的是，copy＿sections搬运的是由编译器编译生成的初始化段（.text、.cinit、.pinit等），而不是某一个函数了。所以，不能把该段放到C语言环境建立之后，而应在屏蔽看门狗后，否则程序无法运行。而且，搬运代码也只能用汇编语言编写，具体程序在文件DSP28xx＿SectionCopy.asm中实现，以.text段的搬运为例：

代码把烧写地址和运行地址分别存储到XAR6和XAR7寄存器后，并将该段大小存入累加器ACC，通过判断累加器ACC是否为零来完成某个段的复制。copysections段直接分配到Flash地址空间。而被搬运的.text段在CMD文件中的配置则与Flash直接运行方式的ramfuncs段的配置类似，.text段烧写到Flash空间，复制到RAM后再运行。

另外，DSP281x＿CodeStartBranch.asm 中的.ref＿c＿int00应修改为.ref copy＿sections，同时将 wd＿disable映射到wddisable段，并分配到Flash地址空间。

2 SRM控制应用研究

TMS320F2812的三种运行方式下载与运行存储介质的不同，使得三种运行方式的特点不尽相同，各有利弊，适合于不同情况下SRM控制的程序调试。

RAM调试运行代码下载到RAM，并采用H0启动模式，程序直接在RAM上运行，运行速度快，可以正常地运行于150MHz的系统时钟下。而且，主机通过仿真器与TMS320F2812相连，能够在线调试程序，例如启动、停止、单步运行、设置断点等等。在线调试功能对于刚开始的代码编写和修改是非常有用的，但RAM调试运行受限于RAM空间的大小，无法运行很大的程序；同时，必须使仿真器与主机相连，否则无法运行程序。RAM掉电代码消失的特点更是限制了RAM调试运行方式在实际中的应用。因此RAM调试运行适合于初期SRM控制的程序调试。此时，SRM控制的母线电压值不是很高，程序代码不是很大，同时可以很方便地观察一些变量的变化，方便记录分析。

当SRM控制的母线电压值提升上来（220V以上）后，程序越来越大，设计也越趋于完善，不可能一直使用仿真器进行调试，将程序下载到Flash就成为了唯一的选择。Flash直接运行代码烧写到Flash中，采用Flash启动模式，程序最终在Flash上运行。128K的地址空间能够满足大程序的运行，而且烧写到Flash的代码掉电后不会消失，也不需要再连接仿真器，使得TMS320F2812能够很好完成实际应用。但Flash运行速度慢，对运行时间要求苛刻的程序如直接在Flash上运行，往往不能满足要求，使得SRM工作性能下降。

Flash到RAM全搬运运行综合了二者的优点，代码烧写到Flash中，在C语言环境建立之前先将所有初始化相关段搬运到RAM中再运行，既实现了代码的掉电不消失，又保证了代码的全速运行。唯一的缺点就是受限于RAM空间的大小，不能运行太大的程序，否则可能溢出。

为了简单验证3种运行方式的不同，本文利用了TMS320F2812的32位CPU定时器Cputimer0，因为该定时器工作于150MHz，可以更好地看出各种运行方式的不同。Cputimer0产生40kHz高速中断，在中断服务程序中翻转某GPIO口电平，观测其波形，频率应为20kHz。代码在RAM中运行正常，频率为20kHz；而在Flash中运行要慢一点，为19.97kHz。而且程序越大，这种限制也就越明显。

3 结 论

本文详细地介绍了TMS320F2812的3种运行方式的实现方法，对它们运行的特点进行了分析，并作了简单的实验验证。3种运行方式各有利弊，在实际SRM控制应用中，应该充分地理解它们各自的特点，选取最适合的方式更快、更好地完成实际应用。

［1］孙丽明.TMS320F2812原理及其C语言程序开发［M］.北京：清华大学出版社，2008.

［2］吕奎峰，吕强，常天庆，等.TMS320X281xDSP原理及C程序开发［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2008.

［3］Yang Yuefeng，Zhang Yihuang，Wang Sujie.Four－Quadrant Control of Dsp－based Switched Reluctance Drives for EV［C］／／2nd IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications，2007：2162－2167.

［4］Texas Instruments.Running an Application from Internal Flash Memroy on the TMS320F28xx DSP ［OL］.［2011－09］.http：／／focus.ti.com／lit／an／spra958e／spra958e.pdf.

［5］Texas Instruments.Copying Compiler Sections From Flash to RAM on the TMS320F28xxx DSCs ［OL］.［2011－09］.http：／／www.ti.com／cn／litv／pdf／spraau8.