MCU典型應用設計：STM32-F2在工廠自動化中的應用

作者：時間：2013-09-30 來源：網(wǎng)絡

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DDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px 0px 20px; WORD-SPACING: 0px; FONT: 14px/25px 宋體, arial; TEXT-TRANSFORM: none; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 0px; PADDING-TOP: 0px; WHITE-SPACE: normal; LETTER-SPACING: normal; webkit-text-size-adjust: auto; orphans: 2; widows: 2; webkit-text-stroke-width: 0px">　　用戶可以動態(tài)設置多種功能，例如，延遲機制（對等/端到端）和通信技術（IPv4， IPv6， 802.3），因此，設計人員開發(fā)設備時無需考慮網(wǎng)絡結(jié)構，用戶使用設備時無需修改固件，這樣設計可以降低研制成本，讓客戶提出更吸引人的價值主張。

　　STM32-F2系列微控制器在以太網(wǎng)媒體訪問控制器MAC內(nèi)整合了支持IEEE 1588 （PTP V2）的硬件，具有實現(xiàn)一個高精度時序同步協(xié)議所需的全部資源。我們做了一個長時間的背對背連接同步測試，采用了1個精確的主控制器（2ppm晶振），測試條件是0.125秒同步間隔，測試結(jié)果顯示，該平臺最大同步偏差為±70納秒，標準同步偏差大約是15納秒。在上電后，IXXAT的IEEE 1588協(xié)議軟件同步平均需要大約20個同步間隔。

　　在一個STM32微控制器上實現(xiàn)的IEEE 1588軟件，取得1個有IPv4、端到端（E2E）和對等（P2P）延遲機制和主控制器的通用普通時鐘的典型功能，需要47KB空間保存程序代碼，7KB空間保存只讀數(shù)據(jù)，23KB空間保存讀寫數(shù)據(jù)。

　　除IEEE 1588協(xié)議軟件外，IXXAT的服務還包括定制軟硬件開發(fā)和系統(tǒng)設計，以及技術研討會和代碼推介會服務。

PORT Profinet軟件棧

　　Port公司是市場領先的CAN/CANopen、DeviceNet現(xiàn)場總線解決方案提供商，公司加強了硬件和固件開發(fā)能力，擴大了業(yè)務組合，加強了協(xié)議棧和POWERLINK、PROFINET、EtherNet/IP和EtherCAT開發(fā)工具產(chǎn)品組合。

　　 MCU典型應用設計：STM32-F2在工廠自動化中的應用

　　PROFINET是工業(yè)以太網(wǎng)版PROFIBUS總線，而這項技術被業(yè)界公認為極其耗費資源。意法半導體與Port合作為STM32 F-2系列研發(fā)了一款只需128KB SRAM存儲容量的PROFINET軟件，讓意法半導體的微控制器步入一個新的應用領域。STM32 F-2與Port PROFINET組合不僅適用于工業(yè)自動化應用，例如，工業(yè)編碼器（定位）、工業(yè)驅(qū)動附件，而且還適用于內(nèi)置以太網(wǎng)控制功能的安全系統(tǒng)。PROFINET 的 STM32 F-2版協(xié)議棧為用戶提供符合IEC 61158和IEC 61784標準的PROFINET IO兼容通信所需的全部服務功能，幫助用戶輕松快速地開發(fā)PROFINET IO設備。該解決方案是是通過一個硬件抽象層訪問硬件，并為用戶提供能夠連接意法半導體的不同微控制器的驅(qū)動程序，有無操作系統(tǒng)均可。為了快速獲得總線使用權限，符合PROFINET的技術規(guī)范，該解決方案對底層以太網(wǎng)驅(qū)動軟件進行了優(yōu)化。STM32 F-2支持PROFINET Conformance Class A，還可以支持PROFINET Realtime Class 1.為了幫助設計人員輕松快速地開發(fā)項目，Port還提供一個PROFINET設計工具。

　　意法半導體的電機矢量控制庫

　　因為集成兩個先進的定時器外設、3個快速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（0.5MSps）和DMA直接訪存功能，STM32F2x特別適合需要1個或2個電機控制驅(qū)動器的應用。即便驅(qū)動兩個電機時，150DMIPS的性能讓STM32F2x有充足后備動力驅(qū)動其它復雜的應用任務。

　　STM32F-2配備STM32 PMSM FOC軟件開發(fā)工具，實現(xiàn)了磁場定向控制（FOC）驅(qū)動3相永磁同步表面安裝電機（SM-PMSM）和內(nèi)部安裝電機（I-PMSM），最新的3.1版 STM32 PMSM FOC開發(fā)工具套件包含STM32F-2微控制器，預計2011年7月上市。

　　STM32 PMSM FOC開發(fā)工具套件可用于快速評估STM32微控制器的各種應用和完整的應用平臺，當開發(fā)在意法半導體微控制器上運行的電機控制算法時，這套開發(fā)工具有助于縮短的應用的開發(fā)周期。PMSM FOC固件的源代碼采用C語言，實現(xiàn)了電機控制內(nèi)核算法（參考系轉(zhuǎn)換、電流調(diào)整、速度調(diào)整、空間矢量調(diào)制、能效優(yōu)化）以及傳感器檢測算法、解碼算法（3個并聯(lián)電阻、意法半導體專利單直流鏈路并聯(lián)電阻、隔離型電流傳感器、增量編碼器、霍爾傳感器）和轉(zhuǎn)子位置重構無傳感器算法。

　　為了讓大家了解STM32F-2出色的計算性能，我們做了一個性能測試。在使用兩個并聯(lián)電阻檢測電機電流的無傳感器配置中，用一個STM32F-2驅(qū)動兩個PMSM電機，按照標準雙矢量控制性能（以10kHz運行FOC算法）測試，CPU負荷在35%的范圍內(nèi)；按照高級雙矢量控制性能（以16kHz運行FOC算法）測試，CPU負荷在50%的范圍內(nèi)。這些性能為STM32F-2 系列微控制器在工廠自動化領域開啟了廣泛的應用空間。

　　結(jié)語