引言

開關磁阻電機（Switched Reluctance Motor，SRM）的控制對實時性的要求很高，它需要不斷地判斷其轉子瞬時位置、相電流等信息，進而控制SRM換相，實現電機運轉。而作為SRM的控制核心，不僅要實現上述SRM基本控制功能，而且要實現各種控制策略（包括電流斬波控制、電壓PWM控制、角度位置控制），甚至是很復雜的SRM優化算法的應用。因此，SRM的控制需要一個性能優越的控制核心。

TI公司推出的TMS320F2812是一款性能非常優越的數字信號處理器（DSP），最高工作時鐘頻率可達150MHz。其外設功能十分強大，存儲資源也很豐富：芯片內部集成了18K SARAM（M0、M1各1K，L0、L1各4K，H0為8K），Flash為128K；且預留了5個擴展空間，方便用戶進行功能擴展。這就為TMS320F2812運行方式的多樣化提供了條件，同時也是選其作為SRM控制核心的原因。

1 、TMS320F2812三種運行方式的實現

TMS320F2812代碼的開發環境為CCS，其工程一般由頭文件、源文件、庫文件以及連接命令文件（CMD）四種文件組成。頭文件采用位域結構體進行定義，方便用戶操作相關寄存器；源文件保存用戶開發時編寫的軟件代碼；庫文件為系統文件，無法修改；CMD文件則是用來分配存儲空間的，它告訴鏈接器將編譯器生成的段鏈接到哪。所以，要想實現代碼運行方式的多樣化，必須很好地了解CMD文件。

CMD文件包括MEMORY和SECTIONS。其中，MEMORY的作用是指示存儲空間的起始位置和長度，而SECTIONS的作用是將各種初始化段和非初始化段分配到相應的存儲空間。二者都是由編譯器自己編譯、生成及歸類的。初始化段包括所有的代碼、常量及初始化表格等；非初始化段由變量、堆棧等組成。用戶也可以通過“#pragma DATA_SECTION”和“#pragma CODE_SECTION”指令，將自己定義的數據段或代碼段分配到對應的數據空間或程序空間，完成映射。

1．1 RAM調試運行

RAM調試運行指的是將用戶編寫的代碼下載（load）到片內RAM，并在RAM上直接運行的一種運行方式。這種方式實際上就是通常所說的在線仿真。TMS320F2812通過仿真器與主機相連，主機能夠在線調試程序，例如啟動、停止、單步運行、設置斷點等。

RAM調試運行方式實現簡單，其程序流程為：code_start-》 wd_disable-》 c_int00-》 main（）。 code_start和wd_disable的程序包含于DSP281x_CodeStartBranch．asm中，具體程序如下：

段生成完畢，還需要在CMD文件中將其映射到RAMH0上，即所謂的H0啟動模式。之后程序就會照流程直接在RAMH0上運行程序，實現RAM調試運行的方式。

1．2 Flash直接運行

Flash直接運行指的是將用戶編寫的代碼燒寫到Flash，并在Flash初始化完成后，用戶代碼運行于Flash上的一種運行方式。

與RAM調試運行相比，Flash直接運行的程序流程多了一個Memory_copy的環節，即code_start-》 wd_disable-》 c_int00-》 main（）-》 Memory_copy。這是因為要想在Flash上直接運行程序，就需要配置好Flash控制寄存器（FACTIVEWAIT、FBANKWAIT等）。但這些寄存器是不能在Flash上直接配置的，所以只能將包含這些配置語句的Flash初始化函數InitFlash（）搬運到RAM中運行。

InitFlash（）的搬運是通過指令“#pragma CODE_SECTION（InitFlash，“ramfunes”）”和CMD文件配置實現的。前者將函數InitFlash（）映射到段ramfuncs，后者在SECTIONS中作如下配置：

ramfuncs：LOAD=FLASH，PAGE=0

RUN=RAML0，PAGE=0

LOAD_START（_RamfuncsLoadStart），

LOAD_END（_RamfuncsLoadEnd），

RUN_START（_RamfuncsRunStart）

其中，RamfuncsLoadStart等為已定義好的3個外部全局變量。這樣配置后，只需要在主程序main（）中先調用MemCopy（&Ram-funcsLoad Start，＆Ramfuncs LoadEnd，＆Ram funcsRunStart）將已經燒寫到Flash中的初始化函數InitFlash（）代碼全部復制到以Ram-funcsRun

Start開頭的RAM中，再調用函數InitFlash（）就實現了InitFlash（）的搬運。

最后需要注意的一點就是，給codestart段分配的BEGIN段需要映射到以0x3F7FF6開頭的一段Flash上，用于Flash啟動模式，而不再是在RAM上。如此配置之后，其他用戶代碼就可以在Flash上正常運行了。

1．3 Flash到RAM全搬運運行

Flash直接運行歸根到底就是實現了一個函數從Flash到RAM的搬運，而Flash到RAM的全搬運運行就是將所有初始化段全部搬運到RAM的一種運行方式。因此，其程序流程也與Flash直接運行類似，即code_start-》 wd_disable-》 copy_sections-》 c_int00-》 main（）。與Memory_ copy不一樣的是，copy_sections搬運的是由編譯器編譯生成的初始化段（．text、．cinit、．pinit等），而不是某一個函數了。所以，不能把該段放到C語言環境建立之后，而應在屏蔽看門狗后，否則程序無法運行。而且，搬運代碼也只能用匯編語言編寫，具體程序在文件DSP28 xx_SectionCopy．asm中實現，以．text段的搬運為例：

代碼把燒寫地址和運行地址分別存儲到XAR6和XAR7寄存器后，并將該段大小存入累加器ACC，通過判斷累加器ACC是否為零來完成某個段的復制。copysections段直接分配到Flash地址空間。而被搬運的．text段在CMD文件中的配置則與Flash直接運行方式的ramfuncs段的配置類似，．text段燒寫到Flash空間，復制到RAM后再運行。

另外，DSP281x_CodeStartBranch．asm中的．ref_c_int00應修改為．ref copy_sections，同時將wd_disable映射到wddisable段，并分配到Flash地址空間。

2、 SRM控制應用研究

TM8320F2812的三種運行方式下載與運行存儲介質的不同，使得三種運行方式的特點不盡相同，各有利弊，適合于不同情況下SRM控制的程序調試。

RAM調試運行代碼下載到RAM，并采用H0啟動模式，程序直接在RAM上運行，運行速度快，可以正常地運行于150MHz的系統時鐘下。而且，主機通過仿真器與TMS320F2812相連，能夠在線調試程序，例如啟動、停止、單步運行、設置斷點等等。在線調試功能對于剛開始的代碼編寫和修改是非常有用的，但RAM調試運行受限于RAM空間的大小，無法運行很大的程序；同時，必須使仿真器與主機相連，否則無法運行程序。RAM掉電代碼消失的特點更是限制了RAM調試運行方式在實際中的應用。因此RAM調試運行適合于初期SRM控制的程序調試。此時，SRM控制的母線電壓值不是很高，程序代碼不是很大，同時可以很方便地觀察一些變量的變化，方便記錄分析。

當SRM控制的母線電壓值提升上來（220 V以上）后，程序越來越大，設計也越趨于完善，不可能一直使用仿真器進行調試，將程序下載到Flash就成為了唯一的選擇。Flash直接運行代碼燒寫到Flash中，采用Flash啟動模式，程序最終在Flash上運行。128K的地址空間能夠滿足大程序的運行，而且燒寫到Flash的代碼掉電后不會消失，也不需要再連接仿真器，使得TMS320F2812能夠很好完成實際應用。但Flash運行速度慢，對運行時間要求苛刻的程序如直接在Flash上運行，往往不能滿足要求，使得SRM工作性能下降。

Flash到RAM全搬運運行綜合了二者的優點，代碼燒寫到Flash中，在C語言環境建立之前先將所有初始化相關段搬運到RAM中再運行，既實現了代碼的掉電不消失，又保證了代碼的全速運行。唯一的缺點就是受限于RAM空間的大小，不能運行太大的程序，否則可能溢出。

為了簡單驗證3種運行方式的不同，本文利用了TMS320F2812的32位CPU定時器Cputimer0，因為該定時器工作于150 MHz，可以更好地看出各種運行方式的不同。Cputimer0產生40 kHz高速中斷，在中斷服務程序中翻轉某GPIO口電平，觀測其波形，頻率應為20kHz。代碼在RAM中運行正常，頻率為20 kHz；而在Flash中運行要慢一點，為19．97kHz。而且程序越大，這種限制也就越明顯。

3 、結論

本文詳細地介紹了TMS320F2812的3種運行方式的實現方法，對它們運行的特點進行了分析，并作了簡單的實驗驗證。3種運行方式各有利弊，在實際SRM控制應用中，應該充分地理解它們各自的特點，選取最適合的方式更快、更好地完成實際應用。

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