结合DSP和微控制器特性、用于电机控制的单片处理器（5） 公交车, 处理器, 控制器, 半导体, 设计者

yuyang911220

在交通方面，汽车、公交车和卡车已成为DSP应用的重要目标，通常用来控制新车型中的各种电子系统。为电机控制而设计的DSP适用于驱动火车和电力机车、车体控制及安全系统，如反抱死制动系统、牵引和悬架系统以及最新的夜视和防冲撞系统。总的来说，这些应用覆盖了近90%的汽车半导体市场。　　系统设计者目前面临多种控制器选择，选用微控制器还是DSP是一个很棘手的问题。两种控制器都具有广泛的应用灵活性。在控制电机速度或位移的应用中，MCU通常仍是开环(无反馈)系统或电机闭环反馈系统的最佳选择，具有很高的性价比。但是，如果受控电机转速很高，并有许多线圈，且用于连续转矩系统，或者需要额外的MCU或微处理器来控制系统运行，那么基于DSP的控制器则是最佳选择。同样，在电机转速非常高，或者必须采用闭环算法对电机进行严格控制的情况下，如高速开关磁阻或低速牵引电机，基于DSP的控制器也是最佳解决方案。
　　DSP和微控制器相结合的内核架构
　　一般而言，DSP是为有效地执行信号处理算法而设计，在开发良好的DSP架构和良好的微处理器架构之间，经常需要进行折衷。许多DSP系统既采用了DSP，又采用了微控制器，DSP用于满足计算要求，微控制器用来满足功能要求。额外的芯片会大大增加最终产品的材料成本，于是在一块芯片上集成两种芯片的功能，在成本和开发时间上都极具吸引力。
　　将DSP的性能和微控制器的主要功能结合起来是一项重大课题。摩托罗拉通过创建一种新的DSP架构解决了这一课题。这种新的架构采用高效的微控制器代码和编译器性能，既适用于通用的DSP算法又能实现高性能控制。如图所示，这种架构将DSP功能和许多微控制器特性集成在一起，可进行电机控制和全面的系统控制。
　　基于DSP56800内核的电机控制产品系列包含以下结构特征：
　　工作于4.57V至5.5V、时钟频率为80MHz时，处理速度为40MIPS；
　　采用哈佛架构，可处理大量通信数据；
　　具有DSP寻址模式的并行指令集；
　　周期16×16位并行乘法器-累加器(MAC)；
　　2×36位累加器，包含扩展位；
　　单周期16位并行移位器；
　　硬件DO和REP循环；
　　3条16位内核数据总线和3条16位内部地址总线；
　　1条16位外部接口数据总线；
　　支持DSP和控制器功能的指令集；
　　控制器类型的寻址模式和可减小代码规模的指令；
　　C 编译器和支持局部变量；
　　软件子程序和无限嵌套深度的中断堆栈。
　　DSP56800内核是一种可编程的CMOS 16位定点DSP，专为实时
　　earch=1" target="_blank">数字信号处理和通用计算而设计。该内核由4个并行工作的功能单元组成，可提高系统的处理能力。这些功能模块包括程序控制器和硬件循环单元、地址生成单元(AGU)、数据算术逻辑单元(data ALU)和位操作单元，分别带有独立的寄存器集和控制逻辑。每个功能模块可独立工作或与其它3个模块并行工作，并通过内核的内部地址和数据总线，与其它单元、存储器和存储器映射的外围电路进行接口。因此，在同一时刻，程序控制器可取出第一条指令，地址生成单元可为第二条指令生成多达两个地址，数据ALU则在第三条指令执行乘法运算。
　　除了功能模块以外，该内核架构还包含3条内部地址总线、4条内部数据总线、一个调试端口以及时钟生成电路。