FM31256 在高压变频器中的应用

1 FM31256和TMS320F2812简介

变频器运行过程中，需要设置和查看相应的参数。例如当发生故障时，须存储故障时刻的相关参数，而铁电存储器FM31256 能够很好地实现这些功能。

FM31256 系列包含串行非易失存储器、实时时钟以及处理器伴侣，此伴侣集成了处理器监视器、模拟比较器、非易失计数器和一个串行数字标识。FM31256 在一个封装中通过通用接口集成了这些丰富而又截然不同的功能，虽然是单片集成电路，但由两个逻辑部件组成，第一部分是存储器，另一部分包含了所有其他的功能。

图1 为FM31256 的管脚图。其中，引脚SDA和SCL用于与CPU进行数据交换和命令写入，数据输出部分均具有施密特触发器，以提高抗干扰性能;同时，SDA作为二线接口中的双向信号线，集电极开路输出，可与二线总线上其他器件进行“线或”。A1、A0 为器件地址选择信号，即总线上可同时使用4个同类器件。正常模式下，引脚PFI为比较器的输入(不可悬空)，引脚CAL/PFO 输出引脚PFI 的输入信号与1.2 V参考电压之间的比较结果;校准模式下，引脚CAL/PFO 将输出512 Hz的方波用于时钟校准。CNT2、CNT1 是通过备份电池支持的事件计数器的两路输入端，通过边沿触发启动计数器，触发沿由用户自由选择。

TMS320F2812 是TI 公司2000 系列的新型DSP 芯片，具有32 位低功耗定点处理器，最高主频150 MHz，有强大的操作能力和迅速的中断响应处理能力。片内高速RAM 为18 KB，可加密Flash ROM有128 KB。片上还集成了丰富的片内外设，有SPI、SCI、eCAN和McBSP等多个串口外围设备，16 通道的12 位模数转换器(ADC)，两个事件管理器(EVA，EVB)，56 个独立的可编程、多用途通用I/O口(GPIO)。该DSP芯片集成了大量工业控制领域应用的外设接口，能大大简化电路设计，同时它也具有足够的处理能力，是应用于控制领域的一款高性能DSP处理器。

2 FM31256在高压变频器控制中的应用

将FM31256 应用在高压变频器控制装置当中，实现主控系统的看门狗复位、给定参数、实时时钟及故障记录保存的功能。

作为一种解决微处理器因干扰而死机问题的有效方法，看门狗的作用是必不可少的。针对控制对象，需要对输出正弦波的频率、幅值、过载电流值、故障进行记录等;将这些给定的参数及时写入铁电存储器FM31256 的存储单元中，使之掉电后仍能保存。当系统发生故障时，例如功率模块和主控通信故障时，主控将发生故障的准确时间、电流值、故障编码值记录在FM31256 的存储单元中，以便系统查询;同时，FM31256 的事件计数器加1计数。同样，利用串行标识区可锁定的功能，可将高压变频器的序列号写入其中，非常安全可靠。

3 硬件原理

高压变频器中应用FM31256 的硬件接口电路如图2 所示。从图2 中可以看出，系统以TI 的TMS320F2812 作为控制器;FM31256 作为参数存储单元，与处理器之间采用I2C 总线进行通信。

TMS320F2812带有硬件I2C总线接口，所以直接接到2812的管脚SPICLKA和SPISTEA。实时时钟在VDD掉电以后自动切换到后备电源VBAK上。

若将SFR 的01H 单元对应的OSCEN 位设为0，同时置00H单元的CAL 位为1，使CAL引脚输出512 Hz的脉冲信号，则可检测晶振工作是否正常，因为512 Hz是晶振频率的64 分频。绘制PCB板时须注意：X1 和X2 晶振引脚均为高阻引脚，晶振与两引脚之间的距离尽量短，中间不要有过孔，信号线不要穿过晶振下面;即使信号位于板内层，也不允许信号线靠近X1和X2 引脚。在晶振引脚周围使用接地保护环，内部或板反面使用接地保护敷铜。

4 程序设计

FM31256 按I2C 总线的时序和数据格式操作，其访问操作过程可描述为如下步骤：启动—从机地址—应答—目标地址—应答—(启动—从机地址—应答)—数据(单或多字节)—应答—停止(注：从机地址中包含了读写命令;括号中的步骤为当前地址读和连续地址读命令所特有的)。应答脉冲发生在第8个数据位传送之后。在这个状态下，发送方须释放SDA让接收方驱动;当接收方发出低电平时，表示正常应答，当发出高电平时，表示无应答。不应答有两种情况：一是数据传送出错，无应答使发送方终止当前操作，以便重新寻址;二是接收方有意不作应答，以结束当前操作。

在对SFR 操作时，首先发送的命令字节为“11 0 1 X A1 A0 R/W”，目标地址为单字节范围(00H耀18H)。FM31256的32 KB 存储单元地址为0000H耀7FFFH，对其进行操作时，首先发送的命令字节为“1 0 1 0 X A1 A0 R/W”，目标地址长度为双字节，即RAM区的寻址能力为0耀65 535。FM31系列存储器具有内部地址锁存和自动累加功能，当对连续地址区进行读/写操作时，只须发送存储区首地址。

以下给出2812读写FM31256的子程序。

5 结语

将铁电存储器应用到高压变频中，与DSP系统相结合，充分发挥了其功能，取代了传统的EEPROM、NVRAM和实时时钟芯片，降低了成本，节约了电路板空间，又简化了软件设计，实践证明，FM31256具有良好的应用前景。