一種基于DSP的直流電源供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：為了提高系統(tǒng)電源供電的可靠性和智能化，提出了一種以TI高性能數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812為控制器且基于CAN總線的直流電源供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。同時(shí)詳細(xì)討論了基于CAN總線的系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。
關(guān)鍵詞：DSP；直流電源；CAN總線；參數(shù)采集

O 引言
電源在系統(tǒng)中可靠、安全的運(yùn)行離不開對(duì)它的實(shí)時(shí)臨測和控制。為了提高系統(tǒng)供電電源的可靠性，本文以集成有eCAN模塊和ADC采集模塊
的TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器作為核心控制器，提出一種直流電源供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)可通過對(duì)系統(tǒng)電壓、電流參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和
對(duì)過流、欠壓保護(hù)的快速響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)直流供電的智能化。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
實(shí)際系統(tǒng)通常有多路負(fù)載，為研究方便，在此以單路來進(jìn)行討論。其系統(tǒng)組成如圖1所示。其中電源管理器是該供電系統(tǒng)的控制核心，包括DSP處理器、CAN接口、電流及電壓檢測電路等。系統(tǒng)上電后，即可對(duì)蓄電池的電壓和電流進(jìn)行不間斷監(jiān)控?；旌铣潆娖骺山邮苤绷骰蚪涣鞴╇娸斎耄渲校褐绷鱽碜攒囕v發(fā)電機(jī)組，當(dāng)電源管理器檢測到車輛發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)高于某一設(shè)定值時(shí)，即接通繼電器l實(shí)現(xiàn)直流供電，反之則斷開；交流供電來自市電220 V，當(dāng)電源管理器檢測到市電接入時(shí)，將斷開繼電器1以實(shí)現(xiàn)交流優(yōu)先供電。繼電器2作為系統(tǒng)中的控制元件，可在電流傳感器檢測到系統(tǒng)過流時(shí)馬上斷開。上位機(jī)與電源管理器之間可通過CAN進(jìn)行通信。系統(tǒng)上電后，可由電源管理器向上位機(jī)發(fā)送電壓、電流信號(hào)的采集信息，同時(shí)，電源管理器可接收來自上位機(jī)的指令信息。

2 硬件實(shí)現(xiàn)
本直流電源供電系統(tǒng)的電源管理器采用TMS320F2812為處理器，該芯片是美國TI公司2000系列的32位低功耗定點(diǎn)DSP，主頻高達(dá)150MHz，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和快速的中斷響應(yīng)能力。TMS320F2812片內(nèi)有128Kxl6位Flash和18Kxl6位高速RAM。片上還集成了豐富的外設(shè)資源，其中包括SPI、SCI、eCAN和MeBSP等串口外圍設(shè)備，以及16通道的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和56個(gè)獨(dú)立的可編程、多用途的通用輸入輸出接口(GPIO)等。本文用到的資源有eCAN、ADC、CAP和GPIO。

本系統(tǒng)的硬件功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中，蓄電池電壓經(jīng)電壓檢測電路采集后，便可進(jìn)入ADC的CHO通道，蓄電池的電流信號(hào)經(jīng)電流傳感器和信號(hào)調(diào)理電路后即可進(jìn)入ADC的CHl通道；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)由DSP的外設(shè)模塊事件管理器(EV)捕獲單元CAP以實(shí)現(xiàn)采集；DSP內(nèi)嵌的eCAN控制器則可通過CAN收發(fā)器后與上位機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的通信控制；另有3路GPIO口分別用于實(shí)現(xiàn)AC220V接入檢測及繼電器1、繼電器2的通斷控制；其它電路還包括電源、復(fù)位電路和JTAG。下面詳細(xì)討論該系統(tǒng)的參數(shù)采集設(shè)計(jì)和CAN接口設(shè)計(jì)。