基于串口通信的直流无刷电机控制系统

2019-07-23苗天寿

通信电源技术 2019年6期

苗天寿

（中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南洛阳 471000）

0 引言

使用PC软件和DSP（多用途数字信号处理器）对直流无刷电机进行控制时，串口通信能同时完成对PC端（计算机）测控信号输出和检测设备实时状态的实时显示。串口通信还可让控制系统升级到一种新的人机交互状态，可完成控制参数的实时有效变换。将串口通信技术应用到直流无刷电机控制系统中，可改善控制系统的性能，实现简单而有效的操作[1]。

1 直流无刷电机控制系统硬件设计

1.1 串口通信技术的载入

串口通信的主要参数是波特频率、数据位、停止位及奇偶检验，实际工作时需这些参数完成统一匹配。波特频率是特定条件下衡量数据输出效率的参数，可反映输出信号在一定时间内的调配变化，即一定时间内信号数据的变化次数。数据位是信息通信时的数据参数，当计算机PC端发送信息数据时，数据信息的传递个数代表要传递的信息。实际运用中，数据位取决于通信协议的使用[2]。

实际应用中，停止位适用于表示一个数据包的最后一个数据。虽然传输数据时需要定时，且每个传递设备都有自己的特定时间，但是通信过程中仍会发现不同步的两台设备，此时停止位不仅表示传输数据结束，而且表示计算机端的时间校正功能。停止位数位的多少，决定数据时间校正程度。当停止位数变多时，数据传输效率降低，反之就会加快[3]。

串口通信的应用，可促进外接设备控制的发展，还可推动相关技术的研发。

1.2 PC机和DSP通信连接

PC端的RS-233电路和DSP（多用途数字信号处理器）不兼容，需通过电平转换器转换电路才能实现双方的链接，如图1所示。

图1 PC机和DSP通信连接图

控制器的一端和计算机采用串口链接，数据传递在下机位控制时由DSP完成。通过此操作可让计算机主控器在控制模式中有效地使用串口通信，提高控制系统的可靠性，但是控制系统的操作难度也会增加。当PC机和DSP完成通信后，即完成了基于串口通信技术直流无刷电机控制系统的硬件设计。

2 直流无刷电机控制系统软件设计

2.1 直流无刷电机控制系统上位机设计

直流无刷电机控制系统上位机设计中，上位机计算机软件采用多面型编程语言Brrlanr C++ Bullder（简称BCB）设计。这个设计界面是基于Windows10的操作界面完成的。通过一些特定操作，上位机可完成对下位机的操作指令输出，还可设计各种操作参数。

DSP和PC机的处理方式不一样，处理信息速度比PC机慢。当波特频率较高时，DSP只负责接收传递数据，不参与其他工作，也会出现无法工作的状态。即PC机发送数据信息给DSP时，需临近数据产生延时效果，为DSP处理通信信息留出时间。

为达到良好的信息传递效果，可把PC机发送的数据指令按照以下串口排列：

（1）串口初始化默认选择PC机com1；

（2）输出波特频率为9700；

（3）奇偶检验位设one；

（4）数据位设9位；

（5）停止位设2位。

通信过程中，需点击系统界面的开始建，上位机会把设定好的电机转速和扭矩等操作数据传递给DSP。此外，上位机还接收电机工作时的反馈信息。在电机工作室，采用数字组合COMa、COMb、COMc及COMd的信息传递方式。其中，COMa表示直流无刷电机工作模式，COMb表示低转速，COMc表示高转速，COMd表示扭矩。