国产32位DSP完美替换TMS32成功实现电动滑板车的永磁电机控制
在很多电机控制应用场合中，目前很多国内的产品也体现出较高的性能优势。本文结合作者自身使用TI产品TMS320F28035的项目经验，针对进芯电子的32位DSP芯片ADP32F03的可替代性以及优势展开分析讨论。
笔者在做电机控制时，其中有一个电动滑板车项目中用到了TI的TMS320F28035PAG，引脚64PIN，封装为TQFP。项目需求是实现电动滑板车上的永磁电机的控制，母线电压为48V，锂电池供电，功率为200W，采用转速控制，带有各种完善的保护机制。
笔者的项目大致需求情况如下：
（1）控制环节。PWM的频率为16KHz，也就是定时器每隔62.5μs执行一次电机控制算法。
（2）电流/电压采样与保护环节。在电机控制中，一方面，触发ADC转换来执行电流/电压采样的时机非常地重要，不能够让ADC工作在持续转换模式，这样采出的电流谐波非常多（肉眼可见明显区别），而应该利用每次触发定时器中断的事件去触发ADC采样；另一方面，事件捕获单元eCAP主要用作捕获过流信号，及时封锁PWM输出同时进入最高优先级的中断函数。
（3）转子位置角获取环节。永磁电机另一反馈的要素就是转子的位置角，笔者的做了从模型获取和从光编获取两种接口。
（4）多样化的辅助调试接口。除了上述的必要控制与反馈，辅助调试的手段也是缩短开发周期的重要环节。笔者根据现场情况喜欢采用CAN或者UART作为调试电流转速响应波形的外设接口；在设计控制界面的时候，再多的按键和LED数码管也只需用4个引脚的标准SPI接口搞定。当然也会有些其他应用场合需要USB，或者第二路SPI作为Bootloder更新固件的接口，有需要也可以预留出。
整体的设计方案框图如下图所示：
图1 整体方案框图
详细设计方案为：选用耐压100V的MOSFET作为三相全桥主电路，采用非隔离的电荷泵预驱动芯片进行MOSFET的驱动。采用各相下桥臂以及母线串联采样电阻进行相电流采样，采样电流经带有直流偏置的高速运算放大器输入至TMS320F28035的ADC中。同时对反电势进行过零检测设计，母线同样需要进行过电压/欠电压检测。驱动电源采用BUCK型DC-DC芯片，电压输出设计为15V，母线电压允许在弱磁调速骤停时上升至60V。
然而由于中美贸易战日益激烈，笔者近日发现TMS320F28035供货日益紧张，我们自己屯的库存也渐渐跟不上需求。因此笔者也在积极地寻求可以完美替代的国产芯片。最后，笔者在世强的官网找到了ADP32F03，仔细阅读使用手册之后，发现这款芯片确实是一块能够用来替代TI产品的良心国产芯片！
ADP32F03也可以用CCS开发环境进行编译开发，这对用惯了TI产品的工程师来说是个很好的优势。支持JTAG仿真，在前期的底层调试的时候，能够节省不少调试时间。标准的产品特征还是由datasheet来强调，笔者挑用于电机控制较为突出的几个方面进行着重地评估一下。
关于ADP32F03可以替代TMS320F28035的理由有以下几点：
（1）高主频。与TMS320F28035的60MHz主频相比，ADP32F03的120MHz主频能够进一步缩短电机的控制周期，在一些电感量较小的电机上，能保证电流环被稳定地控制住。
（2）两个专门用于电机控制的事件管理器。虽然与TMS320F28035一样，只有一个正交编码输入，但如果电机采用无位置传感器控制，那么ADP32F03也可以独立控制两个电机的运行，从通用性上来看，这一点不比TMS320F28035弱。（只是笔者在阅读到datasheet的这一节的时候存在一些疑问，也许各位仔细的工程师也已注意到这个问题，所以笔者已在世强官网上提问，文章发出后笔者会在评论区贴出提问链接）。同样必不可少的一点是EM1能够通过事件触发ADC采样，保证了在下管导通的时候采到正确的电流值。
（3）ADC的转换时间短。TMS320F28035的ADC的转换时间在datasheet中没有明显的注明，但在官方出的PPT的产品参数中，也就是图7中，明确表示ADC的转换时间是217ns。而ADP32F03的数据手册明确表示ADC的转换时间仅需80ns，转换速度是TMS320F28035的2.5倍以上。
（4）多样化的外设接口。ADP32F03同样具有一个速率高达1Mbps支持低功耗的CAN接口。至于比TMS320F28035少一路SPI接口，多一路SCI（兼容UART）接口这一点，从可行性角度去分析，笔者只需在自己的方案中将更新固件的接口方式从SPI改成串口即可。同样可以保证一路SPI用作面板的控制，一路串口用作数据的调试。
（5）电气特性参数。有两点相比，ADP32F03更占优势，一点是ESD的人体模式，该芯片能多扛±2000V的耐压。另一点就是结温做的更低，能够在更寒冷的环境中运行。
除了以上的优势，还有一点值得一提，就是该芯片有符合军品级的产品线。这一点很重要，如果是做军品级的产品用到了国外的芯片，那么国外的厂商一般都会卡的很紧，而用我们自己符合等级要求的国产芯片就无需担心供货渠道和周期的问题。
通过上述分析，两者也均为80PIN芯片，用ADP32F03替换TI DSP极具可行性。不过在对比过两者80PIN的芯片后，发现无法PIN-TO-PIN兼容，因此如果有工程师想要替换掉自己用TMS320F28035设计的电机控制器，重新设计控制板以及测试芯片性能的步骤依然还是必不可少的。
ADP32F03 引脚分布图
TMS320F28035引脚分布图
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