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基于FPGA的新型脈沖電源控制系統
作者：
時(shí)間：2012-03-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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主控板通過(guò)FPGA的可編程輸入/輸出功能塊IOB，接收操作員的操作信號、電源的故障信號，將工作狀態(tài)傳送給上位機，將各種控制命令傳送到電源。同時(shí)產(chǎn)生可控硅放電和充電觸發(fā)脈沖；產(chǎn)生放電電壓基準，控制IGBT開(kāi)關(guān)管泄放；產(chǎn)生內觸發(fā)信號，并對內外觸發(fā)信號進(jìn)行選擇。
原系統的譯碼器、地址寄存器、數據寄存器、頻率合成器、分頻器、累加器、地址切換開(kāi)關(guān)、數據切換開(kāi)關(guān)等均集成在FPGA中，取代了用傳統TTL器件搭成的復雜系統，簡(jiǎn)化了PCB設計。
3 FPGA內部功能框圖及VHDL設計
在系統中，FPGA要具體實(shí)現的功能包括提供正負峰脈沖參考電壓，讀鍵盤(pán)和A/D的輸出以及故障狀態(tài)，控制系統輸出脈沖正負峰的選擇，控制輸出脈沖數和電源接觸器開(kāi)/關(guān)，寫(xiě)A/D控制信號，進(jìn)行內外觸發(fā)選擇，允許或禁止觸發(fā)，設定時(shí)器初值，控制正常/故障燈亮等。
為此我們采用了模塊化設計的思想，按FPGA要實(shí)現的功能，將其內部結構分成6個(gè)模塊，每一個(gè)模塊對應一個(gè)VHDL的設計文件（見(jiàn)圖2）。VHDL語(yǔ)言是IEEE標準化的硬件描述語(yǔ)言，其覆蓋面廣，描述能力強，能支持硬件的設計驗證綜合和測試。這樣設計的好處是有利于各功能模塊的編寫(xiě)和調試，提高了軟件的可維護性及可讀性。
圖2 FPGA內部結構圖
下面給出各個(gè)模塊的外功能簡(jiǎn)介：
?。?） 信號處理模塊SIGNAL-DISPOSAL.VHD
本模塊主要接收脈沖開(kāi)關(guān)鐵電源的狀態(tài)信號（電源開(kāi)/關(guān)、控制開(kāi)/關(guān)、觸發(fā)開(kāi)/關(guān)）、故障信號（熱故障、缺相等），以及內部通訊信號（如內部信號輸出、允許觸發(fā)、狀態(tài)/故障選擇等），同時(shí)輸出控制信號。
?。?） 接收數據和發(fā)送數據模塊RECEIVE-DATA-RXD.VHD 和SEND-DATA-RXD.VHD
這兩個(gè)模塊都有兩個(gè)輸入端口：時(shí)鐘CLK和復位RESET，分別通過(guò)信號RXD和TXD實(shí)現與上位機之間的RS232通訊，波特率為9600bps，數據傳送格式為11位，依此排序為：起始位（0），數據位（D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7），奇偶校驗位，停止位（1）。同時(shí)與數據處理模塊之間分別通過(guò)信號允許接收、接收結束、接收錯誤、接收寄存器 和允許發(fā)送、發(fā)送結束、發(fā)送寄存器聯(lián)系。當發(fā)送結束為0時(shí)，發(fā)送寄存器送數，允許發(fā)送也置為1。
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