基于DSP技術(shù)的接觸網(wǎng)動態(tài)參數(shù)檢測系統(tǒng)

O 引 言
接觸網(wǎng)是一種特殊形式的供電線路，它的任務是保證對電力機車提供可靠的不間斷的電能。在電氣化鐵路的運營過程中必須進行一系列的接觸網(wǎng)檢測工作，以便及時發(fā)現(xiàn)隱患并克服存在的問題，保證良好的受流。采用激光測距傳感器的新型非接觸式檢測方法測量受電弓滑板變化狀態(tài)并利用高速DSP器件上所編制的算法得到相關(guān)幾何及動力學參數(shù)，可避免其他檢測方式測量量多及處理速度慢的問題，并實現(xiàn)完全意義上的非接觸式檢測。
這里從硬件和軟件方面同時著手，介紹了該檢測系統(tǒng)的開發(fā)過程。硬件電路的DSP采用美國TI公司主推的TMS320C54X系列。該系列的DSP具用相同的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，所不同的是片內(nèi)存儲器和片內(nèi)外設的硬件資源配置。TMS320VC5402是這個系列的代表產(chǎn)品，因其較高的性價比而成為目前應用較為廣泛的DSP芯片之一。C5000的開發(fā)工具使得軟件開發(fā)易于實現(xiàn)，而耗時較多的檢測算法則采用匯編完成。實驗證明，速度有較大提高，滿足了系統(tǒng)的應用要求。

l 系統(tǒng)資源
1．1 TMS320C5402介紹
TMS320C5402是TMS320C54X系列DSP芯片中具有代表性的16 b定點DSP芯片。該系列DSP芯片具有以下特點：采用先進的修正增強型哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)共有8條總線，即1條程序存儲器總線，3條數(shù)據(jù)存儲器總線和4條地址總線；高度并行和帶有專用硬件邏輯的CPU設計；高度專業(yè)化的指令系統(tǒng)；模塊化結(jié)構(gòu)設計；能降低功耗和提高抗輻射能力的新的靜電設計方法。TMS320VC5402是54X系列中應用比較廣泛的一種芯片，它有著豐富的接口資源，是一種集數(shù)據(jù)處理和通信功能于一體的高速微處理器，操作速率可達40～100 MIPS。
1．2 可編程邏輯器件
該系統(tǒng)選用Alter公司的MAX 7000A，它通過嵌入IEEE標準1149．1 JTAG(Joint Test Action Group)接口支持3．3 V ISP，并具有高級引腳鎖定功能。這種器件具有節(jié)能模式，用戶可以將信號通路或整個器件定義為低功耗模式。因為大多數(shù)邏輯應用中只要求小部分邏輯門工作在最高頻率上，所以使用這一特性可使器件整體能耗減少50％以上。MAX 7000A還具有可編程電壓擺率控制、6個引腳或邏輯驅(qū)動輸出使能信號、快速建立時間的輸入寄存器、多電壓I／O接口能力和擴展乘積分布可配置等結(jié)構(gòu)特性。
1．3 數(shù)據(jù)RAM
該系統(tǒng)將數(shù)據(jù)空間擴展到128 KWord，用于對采樣的數(shù)據(jù)進行暫存，數(shù)據(jù)RAM選用ICSI公司的高速數(shù)據(jù)存儲器IS61LVl2816，此芯片的電源電壓為3．3 V，與TMS320C54X外設電壓相同，無需電平轉(zhuǎn)換。其容量為128 KWord，主要特征為：高速存儲，訪問時間10 ns；低功耗；全靜態(tài)工作；三態(tài)輸出；可控制數(shù)據(jù)高低字節(jié)；輸入輸出引腳與TTL電平相兼容，它的LB引腳決定其低位字節(jié)是否有效，即數(shù)據(jù)位的低8位是否有效，而11UB引腳決定芯片的高字節(jié)是否有效，這兩個引腳都是低電平有效；因為C5402型號的DSP的數(shù)據(jù)線為16位，所以IS61LV12816(存儲器)芯片的高低字節(jié)都應有效，即LB和UB都應該置低電平；CE是芯片的選通信號輸入線，低電平有效；OE是芯片的讀選通信號輸入線，低電平有效；WE是芯片的寫允許信號輸入線，低電平有效。
1．4 FLASH
該系統(tǒng)選用AMD公司的AM29LV800BT型號的FLASH，主要特征為：存儲空間為512 KWord，支持單電源操作，工作電源為3．3 V，可直接與C25402進行接口；采用CMOS工藝，最快存取速度高達70 ns，可進行100 000次寫入／擦寫操作；支持塊結(jié)構(gòu)操作和塊保護功能，防止對任何區(qū)段進行編程和擦除的硬件保護機制，并且與JEDEC標準兼容；可通過軟件方法檢查編程和擦除操作的狀態(tài)，同時它的READY引腳和BUSY引腳可用于硬件方法檢測編程和擦除操作的狀態(tài)；具有擦除暫停／擦除恢復功能，在暫停／擦除操作過程中，支持讀寫不處于擦除狀態(tài)的塊；內(nèi)嵌有擦除和編程的算法能自動對整個芯片或某幾個塊進行擦除編程操作。

2 檢測算法
圖1所示為該文提出的測試方法，即在車頂并排對稱安裝多個激光測距傳感器，通過測試受電弓滑板底部縱向振動位移，來計算弓網(wǎng)接觸壓力、拉出值和接觸線高度等參數(shù)。