一種CSR電源控制系統設計與實(shí)現

引言

實(shí)際應用系統往往需要進(jìn)行高精度的測量，同時(shí)還必須進(jìn)行實(shí)時(shí)快速控制，提高其開(kāi)發(fā)效率。為此人們常采用高精度A/D芯片加帶ISP開(kāi)發(fā)功能的單片機系統來(lái)實(shí)現。德州儀器(TI)的MSC1210單片機解決了上述問(wèn)題。它集成了一個(gè)增強型8051內核、高達33 MHz的時(shí)鐘周期、8路24位高精度∑-△A/D轉換器、Flash存儲器等。

1 微控制器MSC1210的工作原理

微控制器是將微型計算機的主要部分集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計算機。微控制器誕生于20世紀70年代中期，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，其成本越來(lái)越低，而性能越來(lái)越強大，這使其應用已經(jīng)無(wú)處不在，遍及各個(gè)領(lǐng)域。例如電機控制、條碼閱讀器/掃描器、消費類(lèi)電子、游戲設備、電話(huà)、HVAC、樓宇安全與門(mén)禁控制、工業(yè)控制與自動(dòng)化和白色家電(洗衣機、微波爐)等。微控制器(Microcontroller Unit,即MCU)可從不同方面進(jìn)行分類(lèi)：根據數據總線(xiàn)寬度可分為8位、16位和32位機;根據存儲器結構可分為Harvard結構和Von Neumann結構;根據內嵌程序存儲器的類(lèi)別可分為OTP、掩膜、EPROM/EEPROM和閃存Flash;根據指令結構又可分為CISC(Complex Instruction Set Computer)和RISC(Reduced Instruction Set Computer)微控制器。

微控制器MSC1210是TI推出的一種集模擬、數字、閃速存儲器于一體的高性能微控制系統。其應用范圍十分廣泛。使用增強的數字處理內核和高速閃存并帶有高性能模擬和外圍部件，可以實(shí)現優(yōu)越的系統性能。MSC1210包含閃存、片內SFR、SRAM、閃存、暫存和Boot ROM.其存儲器在物理結構上有四個(gè)存儲空間：片內、片外程序存儲器，片內、片外數據存儲器。由不同的尋址指令對0000H~FFFFH共64KB的空間進(jìn)行尋址。由于采用不同的尋址方式，程序段和數據段可以重疊。程序存儲器由MCU自動(dòng)讀取，也可使用指令MOVC指定所要讀取的程序區，這通常用來(lái)查找表格。數據存儲區使用指令MOVX進(jìn)行讀取，這條指令提供了多種尋址方式以指定目的地址，對64KB數據存儲器進(jìn)行讀取。當片內存儲器使能時(shí)，片內范圍的操作將對片內存儲器進(jìn)行讀取，片外范圍的操作將通過(guò)P0和P2口讀取外部存儲器。

MSC1210提供了雙數據指針(DPTR)加速數據塊的移動(dòng)速度，它能根據外部存儲器的速度調節讀寫(xiě)速度，在2~9個(gè)指令周期之間變化;它還提供給外部存儲器16位地址總線(xiàn)(P0和P2)。低位地址通過(guò)P0口復用得到，硬件可以控制P0和P2口是作為地址線(xiàn)還是作為通用的I/O.為了更好地提高效率，外圍設備也在8051基礎上作了改進(jìn)。如SPI端口就增加了FIFO,使得傳輸數據有了緩沖區間。32位累加器的使用在處理ADC采樣或其它數據源來(lái)的多字節數據時(shí)將大大減輕CPU的負擔，使得24位加法和移位可以在幾個(gè)指令周期內完成，而無(wú)需通過(guò)軟件用數百個(gè)指令周期來(lái)完成。

2硬件系統設計

國家九五重大科學(xué)工程HIRFL-CSR(蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán))電源控制系統的主要功能是通過(guò)電源與計算機的通信模塊完成與中央控制中心的信息交換，接收遠程控制中心的各種監測與遙控命令，并將電源的各種狀態(tài)信息反饋給控制中心?？刂葡到y通信模塊的設計是組建開(kāi)關(guān)電源控制系統的關(guān)鍵，所設計的通信模塊與計算機通信，實(shí)現了計算機與電源的主從總線(xiàn)1∶N(本系統N=26)通信方式，并且采用了RS232C和RS485雙串行通信總線(xiàn)標準接口。

3軟件設計

軟件設計的開(kāi)發(fā)平臺是Keil公司的Keil C7.0. 為了實(shí)現對微控制器MSC1210Y5進(jìn)行命令操作，應用 C1210語(yǔ)言編寫(xiě)的CSR電源控制系統的主要程序代碼如下。

void serial_init (void) file://串行口初始化

{

PCON |=0x80;

SCON = 0x52;

TMOD |= 0x20;

file://TH1 = 0xfe;

TH1 = 0xff;

TR1 = 1;

IE=0x80;

ES0 = 1;

CON_TXD=0;

}

void read_cmd(char i_cmd_buf) file://讀命令操作

{

··· ···

}

··· ···

void init_I_O(void) file://初始化I/O口

{

P0DDRL= 0x55; file://P0 是輸出模式

P0DDRH= 0x55;

P2DDRL= 0xff; file://P2 是輸入模式

P2DDRH= 0xff;

P3DDRH= 0x55;

P0=0xff;

P3 |=0xc0;

}

void init_dac_adc(void) file://初始化 DAC 和ADC

{

int decimation=1728;

/* Timer Setup */

CKCON = 0;

USEC= 10;

/* ADC-Vref, SPI and Systimers */