基于DSP的汽車(chē)減震彈簧故障診斷儀的設計

　?。玻?ＤＳＰ電路

　?。模樱须娐吠瓿蓴祿杉皵底譃V波，利用內置的算法完成故障診斷等任務(wù)。

　　本系統中的ＤＳＰ采用美國德州儀器公司(ＴＩ)生產(chǎn)的ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０９，它是ＴＭＳ３２０Ｃ５４ｘｘ系列的一個(gè)高速、高性?xún)r(jià)比、低功耗的１６位定點(diǎn)通用ＤＳＰ芯片。其主要特點(diǎn)包括：改進(jìn)的哈佛結構（１條程序存儲器總線(xiàn)、３條數據存儲器總線(xiàn)和４條地址總線(xiàn)），帶有專(zhuān)用硬件邏輯ＣＰＵ，片內存儲器，６級流水線(xiàn)結構，片內外設專(zhuān)用的指令集。ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０９含１６Ｋ字的片內ＲＯＭ和３２Ｋ字的片內ＤＡＲＡＭ，程序空間的尋址范圍達到８Ｍ數據和Ｉ／Ｏ空間尋址范圍分別為６４Ｋ。單周期指令執行時(shí)間為１０ｎｓ，雙電源（１．８Ｖ和３．３Ｖ）供電，帶有符合ＩＥＥＥ１１４９．１標準的ＪＴＡＧ邊界掃描仿真邏輯。
ＤＳＰ電路采用１６位并行自引導模式，對于ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０９，用戶(hù)程序存儲在外部數據空間（８０００Ｈ～ＦＦＦＦＨ）中，因此外擴了一片ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ作為數據存儲空間。ＦＬＡＳＨＲＯＭ采用ＩＮＴＥＬ公司的ＴＥ２８Ｆ４００Ｂ３Ｔ９０（２５６Ｋ×１６），它共分為１５塊（８塊４Ｋ字，７塊３２Ｋ字），可單獨擦寫(xiě)其中的一塊。編程電壓只需３．３Ｖ，最快的讀取速度達到９０ｎｓ。系統外擴了一片ＳＲＡＭ作為外部程序空間。ＳＲＡＭ采用ＣＹＰＲＥＳＳ公司的ＣＹ７Ｃ１０４１ＢＶ３３（２５６Ｋ×１６），存取速度達到１０ｎｓ。

　　 ２．３ Ａ／Ｄ轉換電路

　　信號的采集和轉換是由ＡＤ７８７４完成的。ＡＤ７８７４是ＡＤ公司生產(chǎn)的１２位Ａ／Ｄ轉換器。系統要求輸入輸出信號相位要同步，ＡＤ７８７４內置采樣保持器，能夠實(shí)現四路信號的同步采樣。同步采樣能使系統的輸入輸出信號相位匹配的誤差降到最小。Ａ／Ｄ轉換的啟動(dòng)由上升沿觸發(fā)，四路信號轉換完成后，產(chǎn)生中斷信號。每一路的采樣頻率可達２９ｋＨｚ。由于Ａ／Ｄ轉換后輸出的是ＴＴＬ電平，而ＤＳＰ工作在３．３Ｖ的信號環(huán)境，因此在Ａ／Ｄ的輸出與ＤＳＰ的輸入之間需要加入電平轉換電路。在本系統中采用ＳＮ７４ＬＶＣ２４５實(shí)現電平轉換。ＤＳＰ系統的供電由ＴＩ公司的電壓轉換模塊ＴＰＳ７６７Ｄ３１８ＰＷＰ完成，能夠輸出３．３Ｖ和１．８Ｖ兩路電壓。

　?。玻?單片機電路

　　單片機電路實(shí)現鍵盤(pán)輸入響應和液晶顯示以及與ＰＣ機交互功能。

　　本系統中所用的單片機為ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｃ５１。鍵盤(pán)管理通過(guò)鍵盤(pán)控制器８２７９完成。液晶模塊選用信利公司的ＶＰＧ１２８６４Ｔ（１２８×６４點(diǎn)陣），它內置Ｔ６９６３Ｃ控制器，能夠工作在文本或圖形模式下。液晶顯示界面程序比較 大，所以外擴了一片ＡＴ２８Ｃ２５６作為外部程序存儲器。ＰＣ機的ＲＳ－２３２串口的電平和單片機串口的ＴＴＬ電平不兼容，使用ＭＡＸ２３２完成兩種電平之間的轉換。

　?。玻?通信電路

　　通信電路實(shí)現單片機與ＤＳＰ的通信。由于單片機與ＤＳＰ間的數據通信量不大，因此采用了一片８位雙向鎖存器實(shí)現數據交換。雙向鎖存器采用ＴＩ的ＳＮ７４ＬＶＣ５４３。當ＤＳＰ向ＡＴ８９Ｃ５１發(fā)送數據時(shí)，首先將數據鎖存在ＳＮ７４ＬＶＣ５４３中，然后向ＡＴ８９Ｃ５１發(fā)中斷，ＡＴ８９Ｃ５１響應中斷，從鎖存器中取走數據。反之亦然。

　?。?軟件設計

　　軟件的設計主要包括ＤＳＰ編程和單片機編程。ＤＳＰ程序的主要任務(wù)是初始化、管理ＤＳＰ外圍電路和完成故障診斷的算法。單片機程序包括鍵盤(pán)控制程序、液晶驅動(dòng)顯示程序、與ＤＳＰ及ＰＣ機通信的程序。

　?。常?ＤＳＰ主程序

　?。模樱兄鞒绦蛄鞒虉D見(jiàn)圖２。

　?。常?ＤＳＰ程序的下載和引導

　　在本系統中，ＦＬＡＳＨＲＯＭ是ＴＳＯＰ封裝，焊接在電路板上，無(wú)法通過(guò)燒錄器燒寫(xiě)，只能自己編寫(xiě)擦寫(xiě)程序。按照１６位并行引導模式自舉表（見(jiàn)表１）的格式寫(xiě)好程序代碼，編譯鏈接后通過(guò)ＪＴＡＧ口下載到ＤＳＰ中；編寫(xiě)ＴＥ２８Ｆ４００Ｂ３的擦寫(xiě)程序，將程序下載到ＤＳＰ中不同的位置。運行擦寫(xiě)程序，程序代碼就被寫(xiě)入到ＦＬＡＳＨ中。要注意的是，由于ＦＬＡＳＨ的寫(xiě)速度與ＤＳＰ相比很慢，因此在每次寫(xiě)完一個(gè)字后，要延時(shí)足夠的時(shí)間，否則就不能正常地寫(xiě)入下一個(gè)字。寫(xiě)完后，需要將ＦＬＡＳＨＲＯＭ重新設置為讀模式，這樣才能在開(kāi)發(fā)環(huán)境ＣＣＳ中看到正確的結果。ＴＥ２８Ｆ４００Ｂ３的最大讀取速度為９０ｎｓ，而ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０９最大只能設置７個(gè)等待狀態(tài)，因此設置ＤＳＰ的ＣＬＫＭＤ１、ＣＬＫＭＤ２、ＣＬＫＭＤ３管腳，使ＤＳＰ在上電復位時(shí)的系統時(shí)鐘為５０ＭＨｚ。這樣就能保證可靠地讀?。疲蹋粒樱鹊臄祿?。在完成引導過(guò)程后，必須首先將ＣＬＫＭＤ寄存器清零，然后重新設置ＣＬＫＭＤ寄存器，使系統時(shí)鐘為100MHz。 TE28F400B3的主要操作命令如表2所示。