雙口RAM通訊在電機控制中的應用

引言

在冶金行業(yè)中，絕大部分控制信息的傳遞基本上都是依靠總線(xiàn)進(jìn)行的，通過(guò)總線(xiàn)還可以實(shí)現對各個(gè)生產(chǎn)加工環(huán)節的實(shí)時(shí)監控，所以總線(xiàn)技術(shù)無(wú)處不在，其中VME計算機因其支持多個(gè)CPU，64位的尋址和數據傳輸能力，IEC 297 歐卡標準，機械性能可靠和穩定，并具有可靠的接插件，帶電熱插拔，多廠(chǎng)商支持等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應用。這里介紹一個(gè)用雙口RAM實(shí)現變頻器和VME通訊的實(shí)際例子。

1 總體結構

如圖所示，整個(gè)通訊由三部分組成：DSP，VME雙口RAM。

1.1 DSP部分

這部分是整個(gè)電機控制系統的核心。DSP主要被用來(lái)產(chǎn)生控制電機的PWM脈沖，本項目使用的芯片是德州儀器的TMS320LF2407A芯片，它內部有兩個(gè)事件管理器，可以最多生成12路脈沖信號；集成了高性能的10位ADC、SCI、SPI、CAN等模塊，真正實(shí)現了單芯片控制，性能穩定，功能強大。

1.2 VME總線(xiàn)

VME總線(xiàn)，Motorola公司1981年推出的32位工業(yè)開(kāi)放標準總線(xiàn)，主要應用于工業(yè)控制現場(chǎng)，實(shí)現數據的高速采集，總線(xiàn)上設備之間的實(shí)時(shí)通訊等。VME總線(xiàn)的插板一般有兩種尺寸，一種是3U高度的帶一個(gè)總線(xiàn)接口J1，另一種是6U高度的帶2個(gè)總線(xiàn)接口J1、J2。一般每塊VME總線(xiàn)的插板上的接口J1、J2都有96針，每一個(gè)接口都是3排，按A、B、C排列，每排32針，J1一般用于直接與VME總線(xiàn)相連，J2的中間列用于擴展地址總線(xiàn)或數據總線(xiàn)，另外兩列可由用戶(hù)定義及I/O、磁盤(pán)驅動(dòng)及其他外設等。

1.3 雙口RAM

雙口RAM具有兩套完全獨立的數據線(xiàn)、地址線(xiàn)、讀/寫(xiě)控制線(xiàn)，允許兩個(gè)CPU對雙端口存儲器的同一單元進(jìn)行同時(shí)存??；具有兩套完全獨立的中斷邏輯來(lái)實(shí)現兩個(gè)CPU之間的握手控制信號；具有兩套獨立的“忙”邏輯，保證兩個(gè)CPU同時(shí)對同一單元進(jìn)行讀/寫(xiě)操作的正確性；兼容性強，讀/寫(xiě)時(shí)序與普通單端口存儲器完全一樣，存取速度完全滿(mǎn)足各種CPU的要求。這些特點(diǎn)使得雙口RAM能夠勝任一些要求高速度，實(shí)時(shí)通訊的場(chǎng)合。

雙口RAM有兩套相互獨立的存儲電路，兩者通過(guò)控制仲裁電路相互連接。以IDT7024為例，該芯片是4K*16的靜態(tài)存儲器，典型功耗750mW，最大存取時(shí)間有15/17/20/25/35/55ns，可采用中斷、忙邏輯、旗語(yǔ)三種方式來(lái)協(xié)調信息交換的雙方。

2 硬件組成

2.1 DSP部分

使用TMS320LF2407A芯片，為了和雙口RAM 連接，應將DSP的16位數據線(xiàn)和12位地址線(xiàn)引出,另外還有控制信號線(xiàn)：DS、R/W。

2.2 VME總線(xiàn)

這里使用VMIC公司的標準6U機箱，含J1，J2兩個(gè)總線(xiàn)接口，只使用J1進(jìn)行通訊。

2.3 雙口RAM

雙口RAM有兩套相互獨立的地址和數據線(xiàn)，將它們分別和DSP、VME總線(xiàn)的地址和數據線(xiàn)相連，并把J1和DSP的控制信號線(xiàn)連到GAL上面，對雙口RAM進(jìn)行邏輯控制，如下圖所示：

3 通訊流程

這里我們把VME作為主設備，DSP作為從設備，DSP的讀寫(xiě)操作都受到VME的控制。需要注意的是，對同一個(gè)地址不能同時(shí)寫(xiě)或者一邊寫(xiě)一邊讀，防止產(chǎn)生寫(xiě)入和讀取錯誤的數據，以下分別是讀寫(xiě)通訊的流程圖：

如果VME向雙口RAM中“寫(xiě)入”數據，首先需要判斷寫(xiě)入數據的區域有沒(méi)有正在被DSP端“讀”或者“寫(xiě)”，可以通過(guò)“旗語(yǔ)標志位”進(jìn)行判斷，判斷DSP并沒(méi)有對該區域進(jìn)行操作的時(shí)候，VME獲得該區域的控制權，并置“旗語(yǔ)標志位”。寫(xiě)完數據，VME向DSP端的中斷標志位寫(xiě)入數據，這樣，雙口RAM便會(huì )產(chǎn)生DSP中斷信號，提示DSP讀取數據。

如果VME從雙口RAM中“讀”數據，首先需要判斷讀數據的區域有沒(méi)有正在被DSP端“寫(xiě)”，可以通過(guò)“旗語(yǔ)標志位”進(jìn)行判斷，判斷DSP并沒(méi)有對該區域進(jìn)行操作的時(shí)候，VME就可以從該區域讀取數據。