基于DSP+CPLD的新型智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

　　作為電氣主設(shè)備，電動(dòng)機(jī)是數(shù)量最多的一種，電動(dòng)機(jī)及其保護(hù)的運(yùn)行正常與否，直接關(guān)系到國(guó)計(jì)民生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可靠的保護(hù)每年可減少約20萬(wàn)臺(tái)（次）以上的電動(dòng)機(jī)燒毀，減少經(jīng)濟(jì)損失數(shù)億元。

　　傳統(tǒng)智能儀器大多數(shù)都是在單片機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的?；趩纹瑱C(jī)的保護(hù)裝置受其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、時(shí)鐘和總線(xiàn)的限制，運(yùn)算能力弱，實(shí)時(shí)性差，軟硬件通用性不強(qiáng)，系統(tǒng)靈活性不高，日益不能滿(mǎn)足上述需要。DSP處理器因內(nèi)部采用了區(qū)別于傳統(tǒng)單片機(jī)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的哈佛結(jié)構(gòu)而克服了取指令和數(shù)據(jù)都通過(guò)同一條總線(xiàn)完成而造成的傳輸通道瓶頸效應(yīng)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(guī)模的PLD，開(kāi)發(fā)工具越來(lái)越完善，應(yīng)用越來(lái)越普及。將CPLD/FPGA和DSP技術(shù)的結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP器件系統(tǒng)的解決方案，為測(cè)控儀器向高層次智能化方向發(fā)展提供了充分的現(xiàn)實(shí)可行性。

　　為實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)大型設(shè)備智能在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，本文以WSM2000 DSP智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置項(xiàng)目為背景，對(duì)一種DSP+CPLD新型的智能儀器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。

　二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　

本系統(tǒng)采用美國(guó)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(xiàn)對(duì)A/D采集得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并且把所有控制電路、地址分配等設(shè)計(jì)在EPM7128S中，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，體積小型化，功能多樣化。AD1674用來(lái)進(jìn)行信號(hào)的采集，F(xiàn)LASH Memory用來(lái)存放軟件代碼、主要功能參數(shù)、故障數(shù)據(jù)記錄等；SRAM的功能一是程序仿真時(shí)使用，二是在系統(tǒng)脫機(jī)運(yùn)行時(shí)，將FLASH Memory中的軟件搬運(yùn)到SRAM中運(yùn)行，提高軟的運(yùn)行效率。系統(tǒng)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(tǒng)，按照開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的工作步驟，將用戶(hù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成CPLD配置數(shù)據(jù)并下載到CPLD芯片中實(shí)現(xiàn)用戶(hù)設(shè)計(jì)要求的全過(guò)程。其設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

四、液晶顯示（LCD）模塊設(shè)計(jì)

　　1 硬件接口設(shè)計(jì)內(nèi)置

　　T6963C控制器型液晶顯示模塊接口，由指令鎖存器、數(shù)據(jù)鎖存器、數(shù)據(jù)緩沖器、狀態(tài)寄存器以及數(shù)據(jù)控制電路、數(shù)據(jù)棧區(qū)等組成。接口部實(shí)現(xiàn)了CPU和T6963C內(nèi)部寄存器及其所管理的顯示存儲(chǔ)器的存取操作，實(shí)現(xiàn)了CPU操作時(shí)序與T6963C內(nèi)部工作時(shí)序的轉(zhuǎn)換。CPU對(duì)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(shù)據(jù)，并立即封鎖了接口部的對(duì)外電路，將后續(xù)的處理過(guò)程轉(zhuǎn)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(duì)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(tǒng)的統(tǒng)一編址。/IOSTROB=0時(shí)，DSP對(duì)應(yīng)有效地址為810000H--82FFFFH，當(dāng)?shù)刂肪€(xiàn)A0為1時(shí)選通LCD，地址線(xiàn)A1用來(lái)實(shí)現(xiàn)液晶的數(shù)據(jù)通道和指令通道的區(qū)分，A1=1時(shí)為指令通道，A1=0時(shí)為數(shù)據(jù)通道。LCD接口地址為： 818003H為指令通道818001H 為數(shù)據(jù)通道。

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)T6963C接口部設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)棧，在寫(xiě)帶有參數(shù)的指令時(shí)，先向數(shù)據(jù)通道寫(xiě)入?yún)?shù)，接口部將其存在數(shù)據(jù)棧中，然后通道寫(xiě)入指令代碼。T6963C將根據(jù)指令代碼的含義將數(shù)據(jù)棧內(nèi)最近的數(shù)據(jù)作為其參數(shù)一同進(jìn)行處理。讀顯示數(shù)據(jù)時(shí)，先寫(xiě)入操作的指令代碼，T6963C將所需的顯示數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)棧中，然后讀數(shù)據(jù)操作將數(shù)據(jù)棧中的數(shù)據(jù)讀出。