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　　1 引言

　　近年來，數字信號處理器(DSP)芯片已經廣泛用于自動控制、圖像處理、通信技術、網絡設備、儀器儀表和家電等領域;DSP為數字信號處理提供了高效而可靠的硬件基礎。目前，應用最廣泛的DSP芯片是TI(德州儀器)公司的產品，TMS320C2000系列是該公司的適合于數字控制的一種DSP。這種系列DSP芯片具有完美的性能并集成了閃存、高速A/D轉換器、高性能的CAN模塊等，因此使用它可以降低開發(fā)難度，縮短產品開發(fā)時間，有效地降低開發(fā)成本，具有很高的性價比。TMS320LF2407芯片是TMS320C2000系列中最新的、集成度最高、性能最強的運動控制DSP芯片。

　　天然氣作為動力能源是傳統(tǒng)燃料的理想替代品。各種天然氣發(fā)動機的專用電子控制系統(tǒng)不斷地涌現，使天然氣發(fā)動機的動力性、經濟性、排放性等各項性能不斷提高。天然氣專用發(fā)動機通過良好的控制可以比同等的汽油機和柴油機具有更低的排放，并且動力性能有很大的提高，因此選用高性能的DSP芯片設計好天然氣發(fā)動機控制系統(tǒng)是非常重要的。

　　2 TMS320LF2407芯片簡介

　　DSP芯片是一種具有特殊結構的微處理器。該芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的指令，可以用來快速地實現各種數字信號處理算法。

　　TMS320x24x系列數字信號處理器是TI(美國德州儀器)公司推出地一種面向數字馬達控制、嵌入式控制系統(tǒng)和數字控制系統(tǒng)開發(fā)的新型可編程DSP芯片。TMS320LF240x是x24x系列DSP控制器中的新成員，是為了滿足控制應用而設計的。LF240x的片內程序存儲器為Flash EEPROM，包括LF2402、LF2406和LF2407三個型號。LF2407是x240x系列DSP控制器*能最強、片上設施最完備地一個型號，被廣泛用于代碼開發(fā)、系統(tǒng)仿真及實際系統(tǒng)中，其主要特點：

　　(1) 采用高性能靜態(tài)CMOS技術，使得供電電壓降為3.3V，減小了控制器的功耗;30MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到33ns(30MHz)，從而提高了控制器的實時控制能力。

　　(2) 兩個事件管理器模塊EVA和EVB，每個包括：兩個16位通用定時器;8個16位的脈寬調制(PWM)通道。適用于控制交流感應電機、無刷直流電機、步進電機和逆變器等。

　　(3) 10位A/D轉換器最小轉換時間為500ns，可選擇由兩個事件管理器來觸發(fā)兩個8通道輸入A/D轉換器或一個16位通道輸入的A/D轉換器。

　　3 TMS320LF2407芯片在天然氣發(fā)動機控制系統(tǒng)中的應用

　　傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是選用單片機來控制，一是其運行速度不高，達不到很好的實時控制，不能有效的起到在線檢測控制的效果;二是單片機的集成度較低，片上不具備運動控制系統(tǒng)所需的專用外設，這就需要較多的元器件，增加了系統(tǒng)電路的復雜性，降低了系統(tǒng)的可靠性。然而選用TI(美國德州儀器)公司的x240x系列DSP芯片，片上集成了專用的運動控制外設電路，且其內部的DSP核可提供更高的運算速度、運算精度和處理大量數據運算的能力。DSP芯片能較好地滿足系統(tǒng)的實時性要求，能夠比較方便實現復雜的控制算法。

　　3.1控制系統(tǒng)的硬件設計

　　控制系統(tǒng)的主要功能是通過兩個轉速傳感器和一個溫度傳感器，一個轉速傳感器測得信號來控制各缸的點火時間，另一個轉速傳感器測得信號來計算轉速，溫度傳感器是測量排放尾氣的溫度，通過測得的轉速和尾氣溫度來判斷發(fā)動機的運行情況，再根據一些控制規(guī)則來調節(jié)電磁閥來控制天然氣和空氣的進氣量，從而使發(fā)動機的轉速恒定，以提高天然氣發(fā)動機的動力性能。

　　控制系統(tǒng)采用TMS320LF2407的DSP芯片，系統(tǒng)的外圍元件很少，電路結構很簡單，系統(tǒng)結構簡圖如圖1所示：

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　　圖1系統(tǒng)結構簡圖