随着电机控制技术的迅猛发展，电机驱动市场呈现出旺盛的生命力。在这样的背景下，安徽皖南电机公司（以下简称皖南电机）紧跟时代步伐，推出了ADMCxx系列电机控制嵌入式DSP。其中，ADMC401作为该系列的高端产品，专为工业控制、机床控制等对精度要求极高的场合量身定制。尽管已有不少文献对ADMC401在电气传动中的应用进行了探讨，但大部分研究都集中在传动系统或电机控制算法的介绍上，而对其芯片设计层面的原理与特性剖析则相对较少。皖南电机ADMC401凭借其完善的外围控制接口和丰富的电机控制外设电路，将DSP的高速运算与外设电路控制能力完美结合，实现了在高度集成化环境中的高效电机控制。本文将深入剖析ADMC401的原理与特性，并探讨其在工业控制领域的应用。
1. ADMC401的架构解析
ADMC401的架构如图1所示，主要由DSP内核、存储空间及电机控制外设电路构成。在追求全数字化高性能电机控制的过程中，皖南电机ADMC401的电机控制外设电路独具特色，包括其片内模/数转换系统、脉冲宽度调制单元和光电编码器接口单元。
1.1 DSP内核与存储空间
DSP内核是ADMC401的“核心”，采用26MIPS定点ADSP-2171芯片，属于AD公司ADSP-21xx系列的一员。ADSP-2171芯片结构灵活，指令集完整，能并行执行多种功能。ADMC401继承了ADSP-2171的多项系统级特性，如内存映射、中断系统和低功耗运行等。
ADMC401的DSP内核包括三个计算单元、两个数据地址发生器和一个程序定序器。计算单元内含算术逻辑单元ALU、乘法-累加器（MAC）和桶式移位器。
ADMC401配备2K×24bit的片内程序存储RAM、2K×24bit的片内程序存储ROM以及1K×16bit的数据存储RAM。此外，通过外部地址总线和数据总线，ADMC401可扩展至14K×24bit的程序存储空间和13K×16bit的数据存储空间。
1.2 模/数转换（ADC）系统
ADC系统在电机控制中发挥着至关重要的作用，是控制器的“视觉”系统。借助ADC系统，控制器得以监视和调节电机的运行。皖南电机ADMC401内置快速、高精度、多通道的ADC系统，工作模式灵活，结构如图2所示。
ADMC401的ADC系统提供8路专用模拟信号输入，所有信号通过12bit的流水线闪速（Pipeline-Flash）模/数转换内核在2μs内完成转换。整个系统在四分之一的系统时钟频率下运行，输入模拟电压幅度可达4V（峰-峰值）。8路输入分为两组，VIN0~VIN3为一组，VIN4~VIN7为一组。每组信号通过采样保持放大器连接至模/数转换内核，确保模拟量输入处于正常范围。
ADMC401的ADC系统支持同步采样模式和顺序采样模式。在同步采样模式下，VIN0与VIN4、VIN1与VIN5、VIN2与VIN6、VIN3与VIN7组成四对双通道同步采样输入端，每对模拟信号同步采样和保持。在顺序采样模式下，8路模拟信号在一个ADC时钟周期（或四个DSP时钟周期）内逐路采样和保持。
该ADC系统支持内部命令起动模式和外部命令起动模式，分别在PWM同步脉冲（PWMSYNC）上升沿和CONVST引脚上升沿开始A/D转换。两种起动模式可通过设置控制寄存器值相互切换。
此外，ADC系统还提供偏置校正模式和增益校正模式，用于校正系统偏置和增益，提升整体工作精度。
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