KPS-600/20-ESC

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不过，面对诸多不同晶片架构业者积极抢进工业马达领域，杨正廉认为，MCU（微控制器）架构在开发难易度、导入成本与扩充能力等各项表现上远胜FPGA（可编程逻辑闸阵列）架构。他举例指出，以输送带为例，光是材质、重量的不同，输送带的流畅度、速度与度就会有所差异，这透过参数上的调校才有办法作到，MCU在这方面的调整速度上具有相当的优势。

　　杨正廉也直言，由于ARM的Cortex-M4到M0的处理能力的不同，所以对应的马达系统也会有所差异，一般来说，风扇或是无刷直流马达采用M0架构就足以应付，但若偏重造价较高或重视参数调校与性的马达系统，采用M4会是理想的选择。他进一步谈到，由于马达在不同应用领域下，需要调校的系统参数各有差异，为了保留系统的设计弹性，MCU与专为驱动马达的驱动元件（Driver）不太可能有整合的可能性。

　　杨正廉也同意，在马达控制上，电流与电压的供应度的确是一门学问，但他强调，尽管MOSFET与IGBT等电源周边元件有其重要性，但是数位控制本身还是重要的关键，所以类比电源电路与数位控制还是可以区分两个层面来看，会较为简单。不过，未来电源管理也开始走向数位化的情况下，杨正廉透露，采用MCU进行电源系统的管理也是可行的作法，换言之，若要让马达控制达到佳化，马达转速、角度的度乃至电源供应上，实务上可以用两颗MCU就完成整个系统设计。根据图2的算法结构，FPGA设计采用模块化方式，整体结构的顶层图如图3所示。

　　从图3可以看到，该设计包含分频器（DIV_FRE）、符号化（SYM）、内插滤波器（INTERPOLATION）、定时误差检测（TED）、环路滤波器（LPF）、内部控制器（INTER_CTL）和外部控制器接口的时序电路（EXTER_CTL）共7个模块。其中，分频器由片外晶振提供时钟输入，分频后为片内其他模块提供相应时钟。其中码元时钟的分频系数可由外部控制器通过接口进行设置。符号化是将A/D采样产生的无符号数转换为有符号数，以便后续模块进行带符号的运算。

　　外部控制器接口的时序电路将外部控制器送来的控制信号（ALE和RD）、地址信号（P2.0、P2.1）和数据信号（P0口）、转换为FPGA 内分频器、环路滤波器和NCO的使能信号和参数，实现对位同步器各参数的设置。

　　分频器、符号化和外部控制器接口模块实现较为简单，不再赘述。而内插滤波器、定时误差检测、环路滤波器和内部控制器的实现较为复杂，且本设计通过采用相应算法和改进结构，实现了位同步器的通用性。本文将详细阐述这些模块的设计。

　　图3 FPGA程序设计整体结构顶层图

　　2.2 模块详细设计

　　2.2.1 内插滤波器设计

　　内插滤波器是完成算法的核心，它根据内插参数实时计算佳判决点的内插值，即：

　　内插滤波器是完成算法的核心，它根据内插参数实时计算佳判决点的内插值，即：

　　式中：mk 为内插滤波器基点索引，决定输入序列中哪些采样点参与运算，它由插值时刻kTi 确定；μk 为误差间隔，决定了内插滤波器的冲激响应系数［1］.kTi 和μk 的信息由内部控制器反馈回来。

　　本设计的内插滤波器采用基于4 点分段抛物线多项式的Farrow结构实现。将式（1）变换为拉格朗日多项式，即令：

　　本设计的内插滤波器采用基于4 点分段抛物线多项式的Farrow结构实现。将式（1）变换为拉格朗日多项式，即令：

　　根据式（2）和（3），内插滤波器程序实现结构如图4所示。

　　从图4可以看到，该结构由1个移位器、5个触发器、 8个相加器、2个乘法器组成，比直接型FIR节省10个乘法器、4个相加器的资源。其中，除以2的运算采用数据移位实现，避免使用除法器。输入的8位数据 x，计算后得到10位的内插值y 输出。由于内部所有寄存器经计算后，均采用小位数，有效地减少了Logic Elements资源的占用。

　　Farrow结构实现图2014年6月24日，德州仪器（TI）今日宣布推出其综合的超低功耗FRAM 微控制器（MCU）平台。该平台配备了所有必要的硬件和软件工具，支持开发人员降低能源预算，大限度地缩减产品尺寸并致力于实现无电池的。TI全新MSP430FR59x/69x FRAM MCU产品系列集成了涵盖32KB至128KB嵌入式FRAM的EnergyTrace++?实时功耗分析器和调试器。这些MSP430? MCU非常适用于智能计量仪表、可佩戴式电子产品、工业和远程传感器、能量收集装置、家庭自动化设备、数据采集系统、物联网（IoT）以及更多需要超低功耗、灵活内存选择和智能模拟集成的应用。

　　采用嵌入式FRAM的TI创新型超低漏电（ULL）专有技术可在-40至85摄氏度的整个温度范围内提供低的系统功耗【运行功耗为100μA/MHz，实时时钟（RTC）待机功耗为 450nA】和业界的功率性能。全新的FRAM MCU包括各种智能模拟外设，如在转换速率为200 ksps时耗电流低至140μA的差分输入模数转换器（ADC）以及可在系统处于待机状态时运行的增强型流量计量扫描接口，从而使功耗降低10倍。此外，集成式8-mux LCD显示器和256位加密标准（AES）加速器也可降低功耗，缩减材料清单成本并节省电路板空间。

　　采用EnergyTrace+ +技术实时调试能量

　　TI的新型EnergyTrace++技术是第一个能使开发人员为每个外设实时分析功耗（电流分辨率低至5nA）的调试系统。这使工程师能控制自己的功耗预算并优化软件，竭尽所能创造出能耗低的产品。这项新技术现在可用于MSP430FR59x和MSP430FR69x MCU产品系列，并配备全新的低成本MSP430FR5969 LaunchPad开发套件。

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