基于DSP的磁存儲設備抗沖擊技術(shù)控制系統

1 前言

　　本文采用了外加固主動(dòng)控制理論與技術(shù),將電磁主動(dòng)控制技術(shù)用于計算機外部設備(微型盤(pán))的振動(dòng)沖擊外加固,并且構建了以DSP 為硬件平臺的數字主動(dòng)控制系統[1]。

　　2　數字控制系統的硬件設計

　　從1982年TI(美國德州儀器公司)推出通用可編 程DSP芯片以來(lái),DSP技術(shù)取得了迅猛的發(fā)展。目前DSP芯片市場(chǎng)中,主要由TI,ADI,ATT和Motorola公司占據。本文綜合實(shí)際要求,采用一款由TI公司生產(chǎn)的新型16位定點(diǎn)DSP芯片：TMS320F243[2],他集成了A/D,PWM調制等幾種先進(jìn)外設,特別適于對電機的數字化控制。

　　2.1　控制系統原理

　　數字信號處理器(DSP)具有實(shí)時(shí)信號處理能力和強大的運算功能。該系統的工作原理是基礎加速度傳感器拾取基礎振動(dòng)沖擊加速度信號,然后送入前置放大器,由DSP將電荷放大器輸出信號經(jīng)A/D采樣后,完成對信號的一次積分(轉換為速度信號)和二次積分(轉換為位移信號)運算,將兩次積分結果做求和運算,再將結果經(jīng)D/A轉換后輸入到功率放大器,最后將功率放大器輸出信號以控制電壓的形式加在執行機構上,執行機構會(huì )產(chǎn)生相應的作動(dòng)力來(lái)抵消來(lái)自基礎的振動(dòng)和沖擊。由于DSP片內集成了10 b的A/D,所以可直接將模擬信號與DSP相接,圖1是整個(gè)數字控制系統的原理框圖。的DAC7611。由于DSP內部10 b A/D的電壓輸入范圍為0～5 V,輸入信號經(jīng)A/D轉換后由數值0～1 023(十進(jìn)制數)來(lái)分別對應0～5 V的電壓信號。所以DSP的輸入信號已不是正負對稱(chēng)信號,并且系統中DAC7611的輸出范圍為0～4.095 V,而系統后級中功放的輸入應是零均值的,所以需要對DAC輸出信號利用運算放大器進(jìn)行電平變換。

　　另外,DAC7611對于時(shí)鐘信號的要求非常嚴格。 他要求其時(shí)鐘信號的上升沿發(fā)生在每一位數據的傳送過(guò)程中。TMS320F243的SPI(串行外設接口)是一個(gè)高速、同步串行I/O口,他可以設置每次產(chǎn)生的串行數據流的位數(1～16位),并且對于位傳輸速度也可以編程控制。

　　SPI的時(shí)鐘輸出信號線(xiàn)SPICLK能夠提供4種類(lèi)型的時(shí)鐘信號。其中有一種帶延時(shí)的上升沿時(shí)鐘,可使SPI在上升沿之前的半個(gè)周期內發(fā)送數據,或在SPICLK信號上升沿后接收數據。這恰好符合DAC7611時(shí)鐘信號的要求。

　　由于DSP片內資源有限,設計中在片外擴展了用于存放數據的RAMCY71021,其讀寫(xiě)時(shí)間為12 ns,與DSP的速度匹配。并且該芯片在未被操作時(shí)會(huì )自動(dòng)采用低功耗工作方式。在利用DSP的串行外設接口向D/A傳送數據時(shí),系統還采用光耦器件將數、模電路進(jìn)行隔離。外圍接口電路如圖2所示。

　　由于系統加電后,程序首先是從片內的FLSH程序ROM開(kāi)始執行的,所以一定要把引腳MP/MC接成微處理器方式。