基于DSP的磁存儲設(shè)備抗沖擊技術(shù)控制系統(tǒng)

1 前言

　　本文采用了外加固主動控制理論與技術(shù),將電磁主動控制技術(shù)用于計算機外部設(shè)備(微型盤)的振動沖擊外加固,并且構(gòu)建了以DSP 為硬件平臺的數(shù)字主動控制系統(tǒng)[1]。

　　2　數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

　　從1982年TI(美國德州儀器公司)推出通用可編 程DSP芯片以來,DSP技術(shù)取得了迅猛的發(fā)展。目前DSP芯片市場中,主要由TI,ADI,ATT和Motorola公司占據(jù)。本文綜合實際要求,采用一款由TI公司生產(chǎn)的新型16位定點DSP芯片：TMS320F243[2],他集成了A/D,PWM調(diào)制等幾種先進外設(shè),特別適于對電機的數(shù)字化控制。

　　2.1　控制系統(tǒng)原理

　　數(shù)字信號處理器(DSP)具有實時信號處理能力和強大的運算功能。該系統(tǒng)的工作原理是基礎(chǔ)加速度傳感器拾取基礎(chǔ)振動沖擊加速度信號,然后送入前置放大器,由DSP將電荷放大器輸出信號經(jīng)A/D采樣后,完成對信號的一次積分(轉(zhuǎn)換為速度信號)和二次積分(轉(zhuǎn)換為位移信號)運算,將兩次積分結(jié)果做求和運算,再將結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后輸入到功率放大器,最后將功率放大器輸出信號以控制電壓的形式加在執(zhí)行機構(gòu)上,執(zhí)行機構(gòu)會產(chǎn)生相應(yīng)的作動力來抵消來自基礎(chǔ)的振動和沖擊。由于DSP片內(nèi)集成了10 b的A/D,所以可直接將模擬信號與DSP相接,圖1是整個數(shù)字控制系統(tǒng)的原理框圖。的DAC7611。由于DSP內(nèi)部10 b A/D的電壓輸入范圍為0～5 V,輸入信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后由數(shù)值0～1 023(十進制數(shù))來分別對應(yīng)0～5 V的電壓信號。所以DSP的輸入信號已不是正負對稱信號,并且系統(tǒng)中DAC7611的輸出范圍為0～4.095 V,而系統(tǒng)后級中功放的輸入應(yīng)是零均值的,所以需要對DAC輸出信號利用運算放大器進行電平變換。

　　另外,DAC7611對于時鐘信號的要求非常嚴格。 他要求其時鐘信號的上升沿發(fā)生在每一位數(shù)據(jù)的傳送過程中。TMS320F243的SPI(串行外設(shè)接口)是一個高速、同步串行I/O口,他可以設(shè)置每次產(chǎn)生的串行數(shù)據(jù)流的位數(shù)(1～16位),并且對于位傳輸速度也可以編程控制。

　　SPI的時鐘輸出信號線SPICLK能夠提供4種類型的時鐘信號。其中有一種帶延時的上升沿時鐘,可使SPI在上升沿之前的半個周期內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù),或在SPICLK信號上升沿后接收數(shù)據(jù)。這恰好符合DAC7611時鐘信號的要求。

　　由于DSP片內(nèi)資源有限,設(shè)計中在片外擴展了用于存放數(shù)據(jù)的RAMCY71021,其讀寫時間為12 ns,與DSP的速度匹配。并且該芯片在未被操作時會自動采用低功耗工作方式。在利用DSP的串行外設(shè)接口向D/A傳送數(shù)據(jù)時,系統(tǒng)還采用光耦器件將數(shù)、模電路進行隔離。外圍接口電路如圖2所示。

　　由于系統(tǒng)加電后,程序首先是從片內(nèi)的FLSH程序ROM開始執(zhí)行的,所以一定要把引腳MP/MC接成微處理器方式。