dsPIC数字信号处理控制器及其应用研究

【摘要】dsPIC数字信号处理控制器的出现，是智能化控制与检测不断推动的结果。本文从dsPIC技术简介、数字信号处理控制器简介、dsPIC数字信号处理控制器的特点这三个方面对dsPIC数字信号处理控制器进行概述。对dsPIC芯片的结构进行了浅显易懂的介绍。全面解析了dsPIC数字信号处理控制器主要功能。从电动机控制等实时控制方面对dsPIC数字信号处理控制器的具体应用进行了全面而深刻的讨论。

【关键词】数字信号处理；控制器；单片机；dsPIC

引言

随着科学技术的发展，信号的传输与控制逐渐转向数字化。数字信号处理控制器成为信号传输与控制的关键。芯片作为一种集成电路板伴随着大规模和超大规模集成电路发展而来。数字信号处理控制器的单一使用进行控制与监测是一种传统的方式。单片机与数字信号处理控制器结合（即dsPIC技术）是自动扫描与控制等领域的一大技术飞跃，使得数字信号的处理进入了dsPIC时代。随着社会需求的多样化，dsPIC技术将会得到全面发展。

一、dsPIC数字信号处理控制器概述

1.1 dsPIC技术简介

dsPIC技术是单片机技术与数字信号处理控制技术的结合，此技术在处理性能上介于16位单片机技术与32位单片机技术之间。单片机可以说是一个微型计算机，而dsPIC数字信号处理控制器也不例外。目前市面上的dsPIC数字信号处理控制器种类很多，较常见的是dsPIC30F等系列型号。通常dsPIC数字信号处理控制器的工作电压为：2.5-5.5V。dsPIC技术通常涉及到：McU架构、外部设备、数字信号存储器技术、寻址技术、软件开发与升级技术。

1.2 数字信号处理控制器简介

数字信号处理控制器简称DSP（后文直接成为DSP），DSP是针对数字信号而推出的一种芯片。由于信息技术的高度发展，DSP不仅仅应用在视频处理领域，在其他许多重要领域诸如：通信与信息系统、信号与信息处理、自动控制、国防、载人航天、医疗卫生、智能电器，DSP也有十分广泛的用途。市面上常见的DSP主要来自英特尔、奔腾等生产商。DSP性能评估主要参考：处理速度、能耗、存储容量这三个指标。通常处理速度是DSP性能的首要评估因素。

1.3 dsPIC数字信号处理控制器的特点

一般而言单片机的控制能力很强，而DSP的数字处理能力很强，dsPIC数字信号处理控制器最大的特点就是它兼具单片机和DSP的优点。就单独的dsPIC数字信号处理控制器而言，其具有很多自身独特的优点。诸如：具有复杂多样的外部设备；具有DSP的全部功能；能够解决中断恢复；能够对程序进行闪存；具有十分强大的开发潜力；具有更加先进的程序语言；能够顺畅地从单片机转移数据；与单片机拥有相同的研究与开发平台。

二、dsPIC芯片的结构

dsPIC数字信号处理控制器的种类很多，其结构也大同小异。本文以dsPIC30F芯片为例对dsPIC数字信号处理控制器结构进行讲解。dsPIC30F芯片主要包括：中断控制器、数据访问控制块、程序计数器、数据缓存器、程序存储器、W指令寄存器、DSP引擎、输入输出设备接口、定时器等部件。其中dsPIC30F芯片有十六个16位W指令寄存器。程序计数器与程序存储器之间可以通过寻址进行联系。整个dsPIC30F芯片的部件是采用哈佛RISC的结构模式进行连接。dsPIC芯片保留了单片机的输入输出接口。

三、dsPIC数字信号处理控制器的应用

3.1 dsPIC数字信号处理控制器主要功能

dsPIC数字信号处理控制器的功能十分丰富，在寻址方面此类芯片具有七种寻址方式，可以说寻址功能十分强大。dsPIC数字信号处理控制器能够连接十分丰富的外部设备。dsPIC数字信号处理控制器具有很强的容错功能和循环运算功能，能够在宽频脉冲下灵活对外部设备进行控制。就命令和信号处理能力来讲，dsPIC数字信号处理控制器具有八种捕获功能和八种比较功能。

3.2 dsPIC数字信号处理控制器应用

dsPIC数字信号处理控制器的应用范围十分广泛，目前最流行的是在电动机运行方面的控制。此外dsPIC数字信号处理控制器在许多其他方面也有应用，例如：在互联网的连接控制上的应用；在汽车、电话和数字应答机消噪减振方面的应用；在各种自动终端机上的控制应用；在生物识别上的及时检测应用；备用电源和常用电源的不间断连接控制。dsPIC数字信号处理控制器意味着此种技术在未来生活中的作用越来越重要。

3.2.1 首先，dsPIC数字信号处理控制器在电动机运行方面的控制应用。异步电动机已成为现代社会生产的主流电动机，由于电动汽车的兴起，异步电动机在能量消耗方面的功能越来越重要，这直接关系到电动汽车的续航里程。异步电机的运用十分广泛，除了在汽车上的应用外，其在家用电器、功率柜的器件上的运用也十分常见。

对于异步电机变频控制而言，主要包括整流和逆变模块，dsPIC数字信号处理控制器是根据对三相电相位角的控制来对电动机频率的控制。dsPIC数字信号处理控制器对异步电动机的控制主要有手动和自动两种模式。在异步电动机控制模式的dsPIC数字信号处理控制器设计过程中，主要有两个部件的选择，一是微处理器，一是硬件电路。在微处理器的选择过程中需要外部设备的功能、编程和调试的方便性与快速性。对于硬件电路的选择而言主要考虑逆变模块和电源模块，而逆变模块是变频控制的关键。此外，dsPIC数字信号处理控制器的软件设计也十分重要。

3.2.2 dsPIC数字信号处理控制器在网络信息传输与控制上的应用。随着上世纪美国提出了信息高速公路的概念，这就需要网络系统的硬件有很强的兼容性和信息处理能力。为了方便视频、音频、文字的传输，需要对信息进行压缩处理，从而实现异步传输数据的模式。这就需要dsPIC数字信号处理控制器对整个数据的传输进行控制。

dsPIC数字信号处理控制器在网络发展上的应用主要设计六个方面：信息高速公路的建设与正常运行需要dsPIC芯片的参与、在数据压缩过程中提供编程控制、使用dsPIC芯片对网络信息进行处理、为网络设备用户提供人性化界面、为高性能视频传输提供技术住持、在网络物理结构的设计与构建过程中充当控制角色。

结语

dsPIC数字信号处理控制器是对16位单片机和32位单片机功能的补充，克服了传统16位单片机的缺点。随着社会的发展，生活生产的智能化要求越来越高，即时监测和控制技术的运用也将越来越广泛，dsPIC数字信号处理控制器将会得到更大的发展。由于dsPIC数字信号处理控制器目前现有的成熟单片机技术为基础，其应用可以依托现有的单片机技术。

参考文献

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