基于TMS320VC5402的點(diǎn)火線(xiàn)圈測試系統

多年來(lái)，國內汽車(chē)行業(yè)的測試設備大部分還比較落后，產(chǎn)品質(zhì)量始終難以得到有效提高。為了適應汽車(chē)工業(yè)快速發(fā)展的需要，必須大力改善和提高測試汽車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量的措施。點(diǎn)火線(xiàn)圈是汽車(chē)產(chǎn)品中的關(guān)鍵部分，直接影響汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟性。需要功能全、精度高、可靠性好的先進(jìn)測試設備，以保證良好的質(zhì)量。近年來(lái), 隨著(zhù)信息化的進(jìn)程和計算機科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展,需要處理的數據越來(lái)越大,對實(shí)時(shí)性和精度的要求越來(lái)越高,低檔單片機已不能滿(mǎn)足要求。而隨著(zhù)各種集成化的單片DSP的性能得到不斷提高,軟件和開(kāi)發(fā)工具也越來(lái)越多,越來(lái)越好,且價(jià)格大幅度下滑,DSP的應用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,從而推動(dòng)了以DSP芯片為核心的點(diǎn)火線(xiàn)圈數據采集處理系統研制。

1系統簡(jiǎn)介

整個(gè)平臺以PC機作為上位機，測試點(diǎn)火線(xiàn)圈性能和各項參數所必需的點(diǎn)火電壓源和控制點(diǎn)火時(shí)間的信號源均是程控。電壓源和信號源的參數均由用戶(hù)輸入計算機，由計算機通過(guò)串口通信的方式發(fā)送給單片機。系統利用DSP從現場(chǎng)采集初級、次級線(xiàn)圈的電壓和電流，采集卡通過(guò)PCI與PC機相連。本測試臺的功能強大，可以測試雙頭、四頭、六頭等多種類(lèi)型的汽車(chē)點(diǎn)火線(xiàn)圈的次級電壓、上升時(shí)間、積碳電壓、開(kāi)路電壓、火花電流等十多項參數，并且線(xiàn)圈帶不帶模塊都可以進(jìn)行測試。PC機通過(guò)操作同樣連在總線(xiàn)上的IO接口板來(lái)實(shí)現不同的邏輯組合以選擇測量參數。

2硬件設計

2.1數據采集
點(diǎn)火線(xiàn)圈的次級電壓上升時(shí)間一般為20ｓ～40μｓ,幅值在30ｋＶ左右,為了能較準確地采集次級電壓信號的波形及其他信號的波形,采樣頻率應該至少達到50ＭＨｚ,這就決定了要采用高速數據采集系統進(jìn)行采樣,才能精確地描述被采數據。

采集部分的處理器采用TI公司的DSP芯片TMS320VC5402[1]。它的處理能力可達到100Ｍｂｐｓ,具有改進(jìn)型的8位HPI接口,有16Ｋ16Bit DARAM,以及4Ｋ16Bit ROM存儲空間,具有較高的性?xún)r(jià)比。TMS320C5402由于其內部ＲＯＭ不可寫(xiě)，所以外掛一片27040EPROM作為外部程序區來(lái)存儲程序。因為點(diǎn)火線(xiàn)圈數據采集要求高速度，高精度，以滿(mǎn)足高檔次，大批量生產(chǎn)的要求。Ａ/Ｄ轉換器采用美國ＡＤ公司的ＡＤ9432芯片。該芯片為12bit單路模數轉換器,其最高轉換速率為105ＭＨｚ。輸入信號模擬帶寬可達500ＭＨｚ,采樣時(shí)鐘為ＰＥＣＬ差分電平輸入,轉換數據為T(mén)TL電平輸出。片內帶有輸入緩存和采樣保持器，12位并行數據輸出，52引腳LQFP封裝。由于ＡＤ9432要求差分輸入形式,因此對于輸入信號必須經(jīng)過(guò)信號調理電路變換為差分形式。

由于系統需要高速采集數據，所以采用FIFO[3]芯片CY7C425。FIFO相當于移位寄存器，有一個(gè)數據入口和一個(gè)數據出口，與入口對應的是寫(xiě)信號，與出口對應的是讀信號，另有清除信號和三個(gè)輸出標志：空、全滿(mǎn)、半滿(mǎn)。A/D轉換后的數據連續地寫(xiě)入FIFO，DSP根據FIFO的狀態(tài)來(lái)決定如何讀出數據。DSP讀數并處理此數的速度要比A/D轉換的速度高得多。DSP每次主動(dòng)讀FIFO數據時(shí)，執行的是一個(gè)條件讀指令，即FIFO不空時(shí)（EF=BIO為高）才讀，FIFO空則DSP等待。當DSP處理任務(wù)較重時(shí)，FIFO數據長(cháng)時(shí)間沒(méi)有被讀走，FIFO半滿(mǎn)或全滿(mǎn)時(shí)，會(huì )向DSP發(fā)出一個(gè)中斷信號，DSP暫停當前工作，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，處理FIFO中的數據。

2.2電平轉換
TMS320VC5402低壓工作時(shí)，內核電壓為1.8V，I/O管腳電壓為3.3V。PC插槽只能提供5V電壓，因此，需要電平轉換[2]。另外，DSP向FIFO發(fā)出的輸出信號是3.3V TTL電平，可以驅動(dòng)5V TTL電平的FIFO輸入信號，可直接連接；DSP從FIFO讀來(lái)的數據及FIFO的狀態(tài)管腳，輸出是5V TTL的，必須經(jīng)電平轉換后才能送到DSP管腳，這里我們采用TPS767D318來(lái)完成5V到3.3和1.8V的轉換,74LVC245來(lái)完成FIFO-DSP電平轉換。

2.3HPI接口設計：

C5402片內有一個(gè)8位并行主機接口HPI，C5402通過(guò)它與主機通信，主機通過(guò)它可以讀寫(xiě)C5402的16K字的片內RAM的任何空間。其中，HPIA存放主機尋址的地址，HPID中存放讀取或寫(xiě)入的數據。

PCI 接口芯片采用PLX 公司的PCI9052它是一款面向低端應用的高性能PCI 接口芯片。PCI9052 的本地總線(xiàn)寬度可以通過(guò)編程配置成 8位，16位和32 位，字節順序也可編程選擇。它提供了 4個(gè)本地地址片選和 5 個(gè)本地地址空間。

在本系統中，PCI9052的局部總線(xiàn)設置為8位局部總線(xiàn)。對于８位總線(xiàn),LBE0對應地址的第０位,LBE1對應地址的第１位, LBE0和HPI的HBIL連接起來(lái)，用以區分第一字節和第二字節。LA2，3接HCNTL0，1，用以選擇HPI寄存器。PCI9052的LAD[0。。7]接TMS320C5402的HD[0。。7]。

PCI9052可以通過(guò)內存映射的方式訪(fǎng)問(wèn)ＨＰＩ寄存器。在ＰＣＩ總線(xiàn)地址有效期間,LＡ[2,3]決定訪(fǎng)問(wèn)哪個(gè)寄存器。ＰＣＩ9052訪(fǎng)問(wèn)ＨＰＩ時(shí),首先使LＡ[2,3]為00,初始化ＨＰＩＣ;然后使它為10,初始化ＨＰＩＡ,決定要訪(fǎng)問(wèn)單元地址;當LＡ[2,3]等于11時(shí),ＰＣＩ9052從ＨＰＩＡ所指向的存儲區讀寫(xiě)單個(gè)數據。當LＡ[2,3]等于01時(shí),ＰＣＩ9052以地址自增的方式從ＨＰＩＡ所指向的存儲區開(kāi)始的區域讀寫(xiě)一段數據。

3軟件設計

系統軟件主要包括DSP中對數據的讀取和處理、上位機控制軟件的設計、及采集卡的設備驅動(dòng)開(kāi)發(fā)。本文主要在CCS平臺上采用匯編語(yǔ)言實(shí)現DSP的編程。上位機的控制處理部分采用VB和VC的混合編程。PCI設備驅動(dòng)開(kāi)發(fā)則采用模型微軟公司為當前主流操作系統Windows98和Windows 2000的驅動(dòng)程序設計的一種構架--WDM。

程序流程如下：

首先，當DSP接受到PC機開(kāi)始采集的命令后開(kāi)始對系統初始化，采集過(guò)程開(kāi)始。當FIFO中采集滿(mǎn)我們需要的數據后向DSP發(fā)出中斷申請，DSP根據命令選擇是否對數據進(jìn)行預處理。完成之后，將數據發(fā)往HPI 接口，上位機收到后對數據進(jìn)行分析，計算各種參數，并將結果以圖形方式顯示出來(lái)，從而判斷器件質(zhì)量的好壞。

4總結

該文實(shí)現了點(diǎn)火線(xiàn)圈測試系統中對高速實(shí)時(shí)數據采集的要求，在Windows98環(huán)境下調試通過(guò)?，F場(chǎng)運行情況表明,系統工作穩定可靠,操作方便,具有很高的實(shí)際應用價(jià)值。

參考文獻:

1.蘇濤 DSP實(shí)用技術(shù) 西安 西安電子科技大學(xué) 2002.6
2.清源科技 TMS320C54X DSP硬件開(kāi)發(fā)教程 北京 機械工業(yè)出版社 2003.9
3.金明 FIFO芯片在高速系統中的應用 電子技術(shù)應用 1998（3）
作者簡(jiǎn)介：劉帆（1981―），男，碩士研究生，漢，主要從事汽車(chē)電子方面的研究
項目來(lái)源：企業(yè)委托