基于DSP的列車(chē)應變力測試系統設計方案

摘 要：本文介紹了基于TMS320VC33 DSP芯片的應變力測試系統的設計，給出了結構原理框圖，并圍繞DSP設計了測試系統的中斷、復位子系統、存儲子系統和通信子系統。同時(shí)還對測試系統進(jìn)行了信號完整性分析。

關(guān)鍵詞：測試系統；DSP；應變力；信號完整性

車(chē)輪與軌道間的作用力是評價(jià)車(chē)輛運行品質(zhì)的重要因素，能否準確及時(shí)地獲取輪軌間的作用力直接影響著(zhù)車(chē)輛脫軌系數等參數的計算。應變力測試系統是設計列車(chē)運行狀態(tài)地面安全監測平臺的關(guān)鍵環(huán)節，本文用DSP芯片開(kāi)發(fā)的測試系統正是針對這一需要。

測試系統硬件設計

系統整體結構

測試系統以高速、高精度的DSP為核心，構成了包括模擬信號預處理、A/D轉換、D/A轉換等環(huán)節的實(shí)時(shí)信號測試處理系統。其原理框圖如圖1所示。

應變傳感器輸出的模擬信號，經(jīng)RC濾波網(wǎng)絡(luò )初步濾去信號中的高頻成分，然后經(jīng)A/D轉換后，變?yōu)閿底中盘?。RC濾波網(wǎng)絡(luò )、A/D轉換構成了測試系統的前向通道。

中央處理單元以TMS320VC33為主體，該DSP是一款高精度、大容量、寬功率范圍的浮點(diǎn)處理器，具有高度的并行化，以及DMA協(xié)處理器通道。同時(shí)，本設計還在系統中設置了1個(gè)64K×32位的數據存儲器和512K×8位的程序存儲器，與DSP共同構成了整個(gè)系統的存儲系統。

可編程邏輯(CPLD)是測試系統的硬件控制核心。其主要任務(wù)是控制A/D轉換、產(chǎn)生存儲系統的片選信號。
中斷、復位子系統不僅起到系統復位的作用，同時(shí)還用來(lái)確定系統應用程序的位置。DSP根據此系統來(lái)裝載應用程序并運行。

中斷、復位子系統設計

在本測試系統中，DSP需要單獨地組成一個(gè)系統，因而把TMS320VC33設置為微計算機模式，此時(shí)TMS320VC33具有程序引導功能。當系統上電或復位時(shí)，TMS320VC33監測4個(gè)中斷管腳的狀態(tài)，根據BootLoader程序定位表來(lái)確定用戶(hù)程序的地址，然后運行自身的BootLoader程序把用戶(hù)程序下載到指定地址空間。實(shí)現系統BootLoader的復位電路如圖2所示。

時(shí)鐘電路的設計

TMS320VC33的時(shí)鐘，既可由外部提供，也可由板上的振蕩器來(lái)提供，但外部時(shí)鐘的精確度高、穩定性好、使用方便，因而本設計中使用了12MHz的外部時(shí)鐘CLKMD0 CLKMD1=11的時(shí)鐘模式，經(jīng)內部5倍頻后，產(chǎn)生60MHz 的系統時(shí)鐘。

總線(xiàn)驅動(dòng)

由于DSP的地址總線(xiàn)和數據總線(xiàn)的驅動(dòng)能力有限，當負載較大時(shí)，需要用總線(xiàn)驅動(dòng)對其負載能力進(jìn)行擴展，以保證系統能穩定工作。本設計選用了TI公司的寬總線(xiàn)16位雙向總線(xiàn)驅動(dòng)器SN74LVTH16245，它具有很高的集成度和性能。