在实际应用中，DSP 控制器选用 TI 公司的 TMS320L F2407A ，它采用多
组总线结构实现并行处理机制，允许 CPU 同时进行程序指令和存储数据的访
问。独立的累加器和乘法器，使得复杂的乘法运算能快速进行，40MIPS 的执
行速度使得指令周期缩短到 25 ns ，从而提高了控制器的实时控制能力。此外，
它还带有两个事件管理器模块，专用于电机数字化控制，完善的外围通信接
口，使之能够与系统中的其它控制器进行通信。

根据直线电机可正、反向往返移动的工作特性，电机驱动采用了双极性可逆桥
式 PWM 驱动系统。直线电机的位移检测装置采用德国 JENA 公司生产的高速
（418m/s）、高分辨率

（1μm）的光栅尺。

三、基于 DSP 的直线电机位移检测及实现方法

（一）直线位移检测原理及硬件电路

直线位移检测是直线电机实现精密位置控制的关键环节。TMS320L F2407A 有
两个事件管理器模块，每个事件管理器模块都有一个正交编码脉冲
（Quadrature Encoded Pulses，QEP）电路。该电路被使能后，可以对引脚
CAP1/ QEP1 和 CAP2/QEP2 （对于 EVA 

 

模块） 或 CAP4/ QEP3 和 CAP5/ 

QEP4（对于 EVB 模块）上输入的正交编码脉冲信号进行译码和计数。

正交编码脉冲电路用于连接光栅尺输出的正交编码脉冲信号，实现对直线电
机的位移快速可靠的进行检测。直线电机沿轴向直线运动时，光栅尺直接输出
与位置有关的 6 

 

路（三对反相） RS422A 方波信号 Z  

、、Z1   

、

1

 、Z2 

 

、

2

 ，经

MC3486 差分接收后，产生两路正交的编码脉冲信号 A、B 和一路参考点（直
线电机有效行程的零点或中位点）脉冲信号 R。两路正交编码脉冲信号 A 、B 
用于直线电机的位移检测，参考点脉冲信号 R 用于直线位移有效行程零点的
检测。SN74LVCH245A 可实现 5V 的输入信号到 DSP 可接收 313 V 的电平信
号转换，位移信号检测电路原理图如图 3 所示。实测的正交编码脉冲及参考点
脉冲信号如图 4 所示。

正交编码脉冲包括两个脉冲序列，是频率变化的正交（相差四分之一周期，
即 90°  

） 脉冲序列。两路正交的编码脉冲信号送入 DSP 事件管理器 A 的正交

编码脉冲（QEP1 、QEP2）输入单元，正交输入脉冲的两个边沿（上升沿和