基于DSP+CPLD的新型智能監測系統設計與開(kāi)發(fā)

　　作為電氣主設備，電動(dòng)機是數量最多的一種，電動(dòng)機及其保護的運行正常與否，直接關(guān)系到國計民生。據統計，可靠的保護每年可減少約20萬(wàn)臺（次）以上的電動(dòng)機燒毀，減少經(jīng)濟損失數億元。

　　傳統智能儀器大多數都是在單片機系統基礎上開(kāi)發(fā)的?；趩纹瑱C的保護裝置受其內部結構、時(shí)鐘和總線(xiàn)的限制，運算能力弱，實(shí)時(shí)性差，軟硬件通用性不強，系統靈活性不高，日益不能滿(mǎn)足上述需要。DSP處理器因內部采用了區別于傳統單片機馮·諾依曼結構的哈佛結構而克服了取指令和數據都通過(guò)同一條總線(xiàn)完成而造成的傳輸通道瓶頸效應的問(wèn)題?？删幊踢壿嬈骷≒LD）經(jīng)歷了從PROM、PLA、PAL、GAL等低密度的PLD，發(fā)展到CPLD和FPGA兩種大規模的PLD，開(kāi)發(fā)工具越來(lái)越完善，應用越來(lái)越普及。將CPLD/FPGA和DSP技術(shù)的結合起來(lái)實(shí)現DSP器件系統的解決方案，為測控儀器向高層次智能化方向發(fā)展提供了充分的現實(shí)可行性。

　　為實(shí)現對電力系統大型設備智能在線(xiàn)監測，本文以WSM2000 DSP智能電動(dòng)機保護裝置項目為背景，對一種DSP+CPLD新型的智能儀器結構進(jìn)行了研究和設計。

　二、系統結構

　　

本系統采用美國TI 公司生產(chǎn)的浮點(diǎn)DSP器件TMS320C32作為底層主處理器件，實(shí)現對A/D采集得到的數字信號進(jìn)行處理，并且把所有控制電路、地址分配等設計在EPM7128S中，使整個(gè)系統結構簡(jiǎn)單化，體積小型化，功能多樣化。AD1674用來(lái)進(jìn)行信號的采集，FLASH Memory用來(lái)存放軟件代碼、主要功能參數、故障數據記錄等；SRAM的功能一是程序仿真時(shí)使用，二是在系統脫機運行時(shí)，將FLASH Memory中的軟件搬運到SRAM中運行，提高軟的運行效率。系統功能模塊圖1所示。

　　三、 CPLD開(kāi)發(fā)流程

　　CPLD的開(kāi)發(fā)是指用利用CPLD芯片并借助于其開(kāi)發(fā)系統，按照開(kāi)發(fā)系統的工作步驟，將用戶(hù)設計轉化成CPLD配置數據并下載到CPLD芯片中實(shí)現用戶(hù)設計要求的全過(guò)程。其設計流程圖如圖2所示。

四、液晶顯示（LCD）模塊設計

　　1 硬件接口設計內置

　　T6963C控制器型液晶顯示模塊接口，由指令鎖存器、數據鎖存器、數據緩沖器、狀態(tài)寄存器以及數據控制電路、數據棧區等組成。接口部實(shí)現了CPU和T6963C內部寄存器及其所管理的顯示存儲器的存取操作，實(shí)現了CPU操作時(shí)序與T6963C內部工作時(shí)序的轉換。CPU對T6963C的每次操作時(shí)，接口部的鎖存器保留了其發(fā)來(lái)的指令代碼或顯示數據，并立即封鎖了接口部的對外電路，將后續的處理過(guò)程轉換到T6963C控制部的工作時(shí)序上，直到處理完成，方釋放接口部對外電路，等待下一次訪(fǎng)問(wèn)。T6963C與TMS320C32和EPM7128S接口如圖3所示：

　　TMS320C32的/IOSTROB 、A1、A0、引腳進(jìn)行地址譯碼，參與系統的統一編址。/IOSTROB=0時(shí)，DSP對應有效地址為810000H--82FFFFH，當地址線(xiàn)A0為1時(shí)選通LCD，地址線(xiàn)A1用來(lái)實(shí)現液晶的數據通道和指令通道的區分，A1=1時(shí)為指令通道，A1=0時(shí)為數據通道。LCD接口地址為： 818003H為指令通道818001H 為數據通道。

　　2 軟件設計

　　本系統T6963C接口部設計了一個(gè)數據棧，在寫(xiě)帶有參數的指令時(shí)，先向數據通道寫(xiě)入參數，接口部將其存在數據棧中，然后通道寫(xiě)入指令代碼。T6963C將根據指令代碼的含義將數據棧內最近的數據作為其參數一同進(jìn)行處理。讀顯示數據時(shí)，先寫(xiě)入操作的指令代碼，T6963C將所需的顯示數據放入數據棧中，然后讀數據操作將數據棧中的數據讀出。