雙口RAM通訊在電機(jī)控制中的應(yīng)用

引言

在冶金行業(yè)中，絕大部分控制信息的傳遞基本上都是依靠總線進(jìn)行的，通過(guò)總線還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，所以總線技術(shù)無(wú)處不在，其中VME計(jì)算機(jī)因其支持多個(gè)CPU，64位的尋址和數(shù)據(jù)傳輸能力，IEC 297 歐卡標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械性能可靠和穩(wěn)定，并具有可靠的接插件，帶電熱插拔，多廠商支持等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。這里介紹一個(gè)用雙口RAM實(shí)現(xiàn)變頻器和VME通訊的實(shí)際例子。

1 總體結(jié)構(gòu)

如圖所示，整個(gè)通訊由三部分組成：DSP，VME雙口RAM。

1.1 DSP部分

這部分是整個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)的核心。DSP主要被用來(lái)產(chǎn)生控制電機(jī)的PWM脈沖，本項(xiàng)目使用的芯片是德州儀器的TMS320LF2407A芯片，它內(nèi)部有兩個(gè)事件管理器，可以最多生成12路脈沖信號(hào)；集成了高性能的10位ADC、SCI、SPI、CAN等模塊，真正實(shí)現(xiàn)了單芯片控制，性能穩(wěn)定，功能強(qiáng)大。

1.2 VME總線

VME總線，Motorola公司1981年推出的32位工業(yè)開放標(biāo)準(zhǔn)總線，主要應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速采集，總線上設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通訊等。VME總線的插板一般有兩種尺寸，一種是3U高度的帶一個(gè)總線接口J1，另一種是6U高度的帶2個(gè)總線接口J1、J2。一般每塊VME總線的插板上的接口J1、J2都有96針，每一個(gè)接口都是3排，按A、B、C排列，每排32針，J1一般用于直接與VME總線相連，J2的中間列用于擴(kuò)展地址總線或數(shù)據(jù)總線，另外兩列可由用戶定義及I/O、磁盤驅(qū)動(dòng)及其他外設(shè)等。

1.3 雙口RAM

雙口RAM具有兩套完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫控制線，允許兩個(gè)CPU對(duì)雙端口存儲(chǔ)器的同一單元進(jìn)行同時(shí)存??；具有兩套完全獨(dú)立的中斷邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)CPU之間的握手控制信號(hào)；具有兩套獨(dú)立的“忙”邏輯，保證兩個(gè)CPU同時(shí)對(duì)同一單元進(jìn)行讀/寫操作的正確性；兼容性強(qiáng)，讀/寫時(shí)序與普通單端口存儲(chǔ)器完全一樣，存取速度完全滿足各種CPU的要求。這些特點(diǎn)使得雙口RAM能夠勝任一些要求高速度，實(shí)時(shí)通訊的場(chǎng)合。

雙口RAM有兩套相互獨(dú)立的存儲(chǔ)電路，兩者通過(guò)控制仲裁電路相互連接。以IDT7024為例，該芯片是4K*16的靜態(tài)存儲(chǔ)器，典型功耗750mW，最大存取時(shí)間有15/17/20/25/35/55ns，可采用中斷、忙邏輯、旗語(yǔ)三種方式來(lái)協(xié)調(diào)信息交換的雙方。

2 硬件組成

2.1 DSP部分

使用TMS320LF2407A芯片，為了和雙口RAM 連接，應(yīng)將DSP的16位數(shù)據(jù)線和12位地址線引出,另外還有控制信號(hào)線：DS、R/W。

2.2 VME總線

這里使用VMIC公司的標(biāo)準(zhǔn)6U機(jī)箱，含J1，J2兩個(gè)總線接口，只使用J1進(jìn)行通訊。

2.3 雙口RAM

雙口RAM有兩套相互獨(dú)立的地址和數(shù)據(jù)線，將它們分別和DSP、VME總線的地址和數(shù)據(jù)線相連，并把J1和DSP的控制信號(hào)線連到GAL上面，對(duì)雙口RAM進(jìn)行邏輯控制，如下圖所示：

3 通訊流程

這里我們把VME作為主設(shè)備，DSP作為從設(shè)備，DSP的讀寫操作都受到VME的控制。需要注意的是，對(duì)同一個(gè)地址不能同時(shí)寫或者一邊寫一邊讀，防止產(chǎn)生寫入和讀取錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，以下分別是讀寫通訊的流程圖：

如果VME向雙口RAM中“寫入”數(shù)據(jù)，首先需要判斷寫入數(shù)據(jù)的區(qū)域有沒有正在被DSP端“讀”或者“寫”，可以通過(guò)“旗語(yǔ)標(biāo)志位”進(jìn)行判斷，判斷DSP并沒有對(duì)該區(qū)域進(jìn)行操作的時(shí)候，VME獲得該區(qū)域的控制權(quán)，并置“旗語(yǔ)標(biāo)志位”。寫完數(shù)據(jù)，VME向DSP端的中斷標(biāo)志位寫入數(shù)據(jù)，這樣，雙口RAM便會(huì)產(chǎn)生DSP中斷信號(hào)，提示DSP讀取數(shù)據(jù)。

如果VME從雙口RAM中“讀”數(shù)據(jù)，首先需要判斷讀數(shù)據(jù)的區(qū)域有沒有正在被DSP端“寫”，可以通過(guò)“旗語(yǔ)標(biāo)志位”進(jìn)行判斷，判斷DSP并沒有對(duì)該區(qū)域進(jìn)行操作的時(shí)候，VME就可以從該區(qū)域讀取數(shù)據(jù)。