基于PSoC4 的无刷直流电机控制系统设计及实例分析

1. 引言

Cypress在2013年推出了可编程片上系统PSoC（Programmable System on Chip）家族的最新产品PSoC4，采用ARM Cortex-M0作为处理核心。PSoC4完全继承了PSoC芯片家族本身的高度可编程的灵活性，并融合了Cortex-M0高性价比的处理器核架构，使得PSoC4系列产品成为一个具有高度可扩展性的处理器平台，在性价比、功耗等方面优势显著。更值得一提的是，PSoC4针对电机控制提供了完整和极具特色的片内资源，因此工程师在PSoC4上开发电机控制系统时将更加直观与快捷。

PSoC4产品系列目前推出的是CY8C4100和CY8C4200两个入门级产品系列。本文即以CY8C4200为例，介绍如何在PSoC4上开发有传感器的三相无刷直流电机控制系统。

2. PSoC4架构及与电机控制相关的片内资源简介

PSoC 4是基于ARM Cortex-M0 CPU（处理器）的可编程嵌入式系统控制器家族，为嵌入式应用提供了强大的可编程平台。它集合了可编程模拟资源、可编程内部互联、用户可编程数字逻辑、通用的固定功能外设计以及高性能的ARM Cortex-M0 CPU子系统。

图1是PSoC4的系统框图。限于篇幅，本文将主要概括与无刷直流电机控制相关的片内资源特性，详细内容可以参考Cypress网站上的PSoC4的数据手册。

●高达48MHz，43 DMIPS 的32位Cortex-M0 CPU，支持单周期乘法

●多达32 KB Flash及4KB SRAM内存

●四个独立的可支持中央对齐的TCPWM，支持互补的可编程死区及同步ADC操作

●两个支持比较器模式及SAR ADC输入缓冲功能的运算放大器

●两个电流数模转换器（IDAC），可以输出给内部模块，或通过GPIO输出到外部成为可定制的用户电流源。

●四个可编程数字逻辑模块（UDB）

●一个支持零开销通道切换功能的12位1 Msps ADC

●CapSense驱动

图1： PSoC4芯片系统框图

PSoC4在开发环境方面与PSoC家族的上一代产品保持一致，仍然为PSoC Creator，延续了将片内资源抽象为模块化Component的开发方法，控制系统架构清晰具体，简单快捷。用户可以更多关注产品的功能开发，而较少的注意芯片的硬件结构细节。