数字信号处理器原理与应用 课程实验指导书
第一节ICETEK-LF2407-A 板级产品介绍
1.1 ICETEK-LF2407-A概述
ICETEK-LF2407-A 板是一块独立的目标板，它非常适合检验 LF2407 DSP 的性
能，此外，本目标板提供了LF240x系列芯片进行扩展和运行软件的标准平台。
ICETEK-LF2407-A板使用了TMS320LF2407 DSP 芯片，兼容所有LF2407的使
用代码，它具有 2.5K 字节的片上数据存储器，128K 板上存储器，片上 UART，
DAC7625 数模转换器。此 EVM 板还提供了 DSP的扩展引脚，方便了用户外搭所需
电路。
许多用户接口可利用简单的代码进行扩展，从而缩短了调试时间。
1.2 ICETEK-LF2407-A 板功能
它主要的接口包括目标存储器接口、模拟接口、CAN 总线接口、并口、用户指
示灯和开关、外部扩展接口。
LF2407提供了128K的静态存储器，外部I/O口支持相应的 64k I/O端口，片上
的 CAN总线和 RS232 端口可用做扩展连接。
1.3 结构框图
ICETIK-LF2407-A板的结构框图如图1-1所示。
第二节 板上器件功能与使用方法
本节描述了 EVM 板的构造和使用方法并提供了 EVM 板上接口的资料。
2.1 ICETEK-LF2407-A板构造
ICETEK-LF2407-A板由 6 个主要部分组成：
·LF2407外部存储器
·A/D，D/A转换
·串口
·指示灯和开关
·片上 CAN总线
·SPI 口
·DSP扩展引脚
·JTAG接口
三．实验原理
1．TMS320LF2407DSP的通用 I/O 引脚
TMS320LF2407DSP 可以提供超过 40 个通用 I/O 引脚。
每个 IO 均有一组控制寄存器设置复用状态，这一组寄存器的访问是通过映射在
DSP 数据区的地址进行。
通过设置各管脚的工作方式和状态，可以实现将它们当成通用 I/O 引脚使用。
2．直流电机控制
直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。近年来，直
流电动机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域，以及
新型的电力电子功率元器件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调
制(Puls Width Modulation，简称 PWM)控制方式已成为绝对主流。
PWM 调压调速原理
直流电动机转速 n 的表达式为：
其中，U为电枢端电压；I为电枢电流；R为电枢电路总电阻；Φ为每极磁通量；
K 为电动机结构参数。
所以直流电动机的转速控制方法可分为两类：对励磁磁通进行控制的励磁控制
法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限
制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态
响应较差，所以这种控制方法用得很少。现在，大多数应用场合都使用电枢控制法。
绝大多数直流电机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开
关状态，通过脉宽调制PWM 来控制电动机电枢电压，实现调速。
上图是利用开关管对直流电动机进行 PWM 调速控制的原理图和输入输出电压波
形。图中，当开关管 MOSFET 的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕
组两端有电压Us。t1 秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电
压为0。t2 秒后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。这样，
对应着输入的电平高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图中所示。电动机
的电枢绕组两端的电压平均值Uo 为
占空比α表示了在一个周期 T 里，开关管导通的时间与周期的比值。α的变化
范围为0≤α≤1。由此式可知，当电源电压Us 不变的情况下，电枢的端电压的平均
值 Uo取决于占空比α的大小，改变α值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速
的目的，这就是PWM 调速原理。
PWM 调速方法
在 PWM 调速时，占空比α是一个重要参数。以下 3 种方法都可以改变占空比的
值：
(1)定宽调频法：这种方法是保持 t1 不变，只改变 t2，这样使周期 T(或频率)
也随之改变。
(2)调宽调频法：这种方法是保持 t2 不变，只改变 t1，这样使周期 T(或频率)
也随之改变。
(3)定频调宽法：这种方法是使周期T(或频率)保持不变，而改变t1 和 t2。
前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率)，当控制脉冲的频率
与系统的固有频率接近时，将会引起震荡，因此这两种方法用得很少。目前，在直
流电动机的控制中，主要使用定频调宽法。
3．ICETEK-CTR直流电机模块
原理图
ICETEK-CTR即显示/控制模块上直流电机部分的原理图见下图。
图中PWM输入对应ICETEK-LF2407-A板上P4外扩插座第26引脚的IOPE5信号，
DSP 将在此引脚上给出 PWM 信号用来控制直流电机的转速；图中的 DIR 输入对应
ICETEK-LF2407-A 板上P4 外扩插座第 29 引脚的 IOPF4 信号，DSP 将在此引脚上给出
高电平或低电平来控制直流电机的方向。 从 DSP 输出的 PWM 信号和转向信号先经过 2
个与门和1 个非门再与各个开关管的栅极相连。
控制原理
当电动机要求正转时，IOPE5 给出高电平信号，该信号分成 3 路：第1路接与门
Y1 的输入端，使与门 Y1 的输出由 PWM 决定，所以开关管 V1 栅极受 PWM 控制；第 2
路直接与开关管 V4 的栅极相连，使 V4 导通；第 3 路经非门 F1 连接到与门 Y2 的输
入端，使与门 Y2 输出为 0，这样使开关管 V3 截止；从非门 F1 输出的另一路与开关
管 V2 的栅极相连，其低电平信号也使 V2 截止。
同样，当电动机要求反转时，IOPE4 给出低电平信号，经过 2 个与门和 1个非门
组成的逻辑电路后，使开关管V3 受 PWM 信号控制，V2 导通，V1、V4 全部截止。
四. 实验程序
程序中采用定时器中断产生固定频率的PWM 波，100 次中断为一个周期，在每个
中断中根据当前占空比判断应输出波形的高低电平。
主程序用轮询方式读入键盘输入，得到转速和方向控制命令。
在改变电机方向时为减少电压和电流的波动采用先减速再反转的控制顺序。
port8000=1; //使能直流电机
port8007=0; // 关闭东西方向的交通灯
port8007=0x40; // 关闭南北方向的交通灯
uN=10; nCount=nCount1=0; //cKey=cOldKey=0;
*WDCR=0x6f;
*WDKEY=0x5555;
*WDKEY=0xaaaa; //关闭看门狗中断
*SCSR1=0x81fe; //打开所有外设，设置时钟频率为 40MHz
uWork=(*MCRC);
uWork&=0x0efdf; /* 将PWM11/IOPE5,TDIR2/IOPF4 设置成通用I/O口 */
(*MCRC)=uWork;
gp_init();
*IMR=0x2; //使能定时器中断
*IFR=0xffff; //清所有中断标志
uWork=(*WSGR); //（以下三句）设置 I/O 等待状态为 0
uWork&=0x0fe3f;
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