SIMULINK开发DSP2000系列的研究与分享

1万 · 2020-2-13 11:28

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基于Simulink模型自动DSP代码生成的三相逆变器研制

1万 · 2020-2-13 11:29

随着逆变器的发展，逆变器的控制越来越多的使用DSP等数字控制器来实
现。功能越来越多的逆变器导致数字控制器的程序编写困难增加，如何加快控制
代码的开发进度并降低控制代码的开发难度是当前急需解决的问题。而控制算法
的开发中常用的MATLAB/S imulink仿真运算软件己经非常成熟，但Simulink模
型搭建的算法模型只针对纯软件环境的仿真，无法直接将模型应用于实际的DSP
等数字控制上。控制算法经过Simulink模型验证后仍需手动编写控制代码，如何
加快算法从模型验证到实际应用的进度仍是需要解决的问题。

1万 · 2020-2-13 11:29

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主流的逆变器还是基于C2000 DSP控制器为控制核心，但是随着性能要求越
来越高，处理器的更新换代速度越来越快，也就需要开发者不停的学习新的控制
器程序编写，进行控制器代码开发的精力很大。这需要非常长的开发周期，并
需要经验丰富的开发团队合作完成。但通常进行代码编写的并不都是从事核心算
法开发的人员，而核心算法开发人员对代码的编写却通常没有非常多的代码编写
经验，导致设计者和编写者需要较多的时间进行沟通合作，耗费更多的开发时间，
调试起来也更费时。
如果代码需要维护或升级，维护人员也需要对控制器的代码编写相当熟悉才
可以读懂之前的代码再进行代码更新，维护工作量大。故使用一种能够高效、便
捷的数字控制器代码开发方法是很有前景和必要的。
近十几年来，各行各业均大量使用仿真建模软件，可以很大程度的提高控制
系统的开发效率，对控制策略的验证起到了巨大的帮助。当前有很多仿真工具可
用，MATLAB由于其强大而综合多领域的特点而应用较多。其本身是一个综合的
计算工具，可以对非常复杂的运算进行计算川。

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近年来Mathworks公司也致力于将Simulink直接应用于实际的产品开发中，
加快从算法的开发验证到实际产品的进程，绕过手动“中转”算法代码的环节，
MATLAB/Simulink中集成了越来越多的硬件支持软件包(Support Package)，可
以支持包括ARM, DSP, FPGA等不同代码结构和语言的代码自动生成，建模以
及代码生成的过程均是模块和图像化的。但这种基于Simulink模型的代码开发方
式目前应用较多的是汽车控制系统代码开发以及图像处理、通信领域等，还没有
更多的应用于逆变器的开发中去。
虽然使用Simulink模型进行数字控制器代码开发是一种可行的方法，但是与
普通Sirnulink模型相比仍然有很多问题需要注意。使用Simulink进行代码自动时，
模型中需要注意的问题有:
C 1) Simulink中步长可以是固定步长或可变步长，而DSP的步长是固定的;
C 2 ) Simulink中的求解方法可以是连续的或离散的，而DSP中的求解只能
是离散的;
C 3 ) Simulink中支持的数据类型较全面，而DSP中支持的数据类型有限，
特别是定点DSP对浮点数据支持不好，必须对浮点型数据向定点型数据进行合适
精度的转化才能保证运算的精度和正确性;
C4) Simulink中仿真通常是指定了有限的时间，而DSP的运行是无时间限
制的。

1万 · 2020-2-13 11:33

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本文使用的是F2812芯片，点击C2000库中的c281x，可以看到c281x系列
DSP处理器的各个外设模块，包括ADC, GPIO, EPWM, SCI, QEP, TIMER,
CAN, INTERRUPT等等，如图2所示。至此，Matlab中的C2000硬件支持包已
经安装成功。

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