在PSoC4平臺上開發步進電機控制系統

本文首先針對電機控制簡要介紹了Cypress最新推出的PSoC4產品的主要特性和兩相HB型步進電機細分控制原理。然后分析了當前主要的步進電機商用解決方案，詳細闡述了在PSoC4平臺上開發步進電機控制系統的方法，過程和優勢，并給出了實用的工程和實驗結果。

1. 引言

PSoC4為Cypress在2013年推出的可編程片上系統PSoC（Programmable System on Chip）系列的最新產品，采用ARM Cortex-M0作為處理核心。PSoC4完全繼承了PSoC芯片家族本身的高度可編程的靈活性，并融合Cortex M0高性價比的處理器核架構，使得PSoC4系列產品成為一個具有高度可擴展性的處理器平臺，在性價比、功耗等方面優勢顯著。更值得一提的是，PSoC4針對電機控制提供了完整和極具特色的片內資源，工程師在PSoC4上開發電機控制系統時將更加直觀與快捷。

PSoC4產品系列目前推出的是CY8C4100和CY8C4200兩個入門級產品系列。本文即以CY8C4200為例，介紹如何在PSoC4上開發兩相HB型步進電機控制系統。

2. PSoC4架構及片內資源簡介

PSoC 4 是基于ARM Cortex-M0 CPU（處理器）的可編程嵌入式系統控制器家族，為嵌入式應用提供了強大的可編程平臺。它集合了可編程模擬資源、可編程內部互聯、用戶可編程數字邏輯、通用的固定功能外設計以及高性能的ARM Cortex-M0 CPU子系統。

PSoC 4系列包括以下特性：

●高性能Cortex-M0 CPU內核

●固定功能以及可配置的數字模塊

●高度可編程的數字邏輯

●高性能模擬系統

●靈活可編程的內部互連

圖1是PSoC4的系統框圖。限于篇幅，本文將主要概括與電機控制相關的片內資源特性，詳細內容可以參考Cypress網站上的PSoC4的數據手冊。

●高達48MHz，43 DMIPS的32位Cortex-M0 CPU，支持單周期乘法

●多達32 KB Flash及4KB SRAM內存

●四個獨立的可支持中央對齊的TCPWM，支持互補的可編程死區及同步ADC操作

●兩個低功耗比較器

●兩個電流數模轉換器（IDAC），可以輸出給內部模塊，或通過GPIO輸出到外部成為可定制的用戶電流源。

●兩個支持比較器模式及SAR ADC輸入緩沖功能的運算放大器

●四個可編程數字邏輯模塊(UDB)

圖1： PSoC4芯片系統框圖

PSoC4在開發環境方面與PSoC家族的上一代產品保持一致，仍然為PSoC Creator，延續了將片內資源抽象為模塊化Component的開發方法，控制系統架構清晰具體，簡單快捷。用戶可以更多關注產品的功能開發，而較少的注意芯片的硬件結構細節。PSoC Creator的詳細信息可以在Cypress網站上獲得。