基于DSP+CPLD的新型智能監(jiān)測系統(tǒng)設計與開發(fā)

　　作為電氣主設備，電動機是數(shù)量最多的一種，電動機及其保護的運行正常與否，直接關系到國計民生。據(jù)統(tǒng)計，可靠的保護每年可減少約20萬臺（次）以上的電動機燒毀，減少經(jīng)濟損失數(shù)億元。

　　傳統(tǒng)智能儀器大多數(shù)都是在單片機系統(tǒng)基礎上開發(fā)的?；趩纹瑱C的保護裝置受其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、時鐘和總線的限制，運算能力弱，實時性差，軟硬件通用性不強，系統(tǒng)靈活性不高，日益不能滿足上述需要。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)都通過同一條總線完成而造成的傳輸通道瓶頸效應的問題。可編程邏輯器件（PLD）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，開發(fā)工具越來越完善，應用越來越普及。將CPLD/FPGA和DSP技術(shù)的結(jié)合起來實現(xiàn)DSP器件系統(tǒng)的解決方案，為測控儀器向高層次智能化方向發(fā)展提供了充分的現(xiàn)實可行性。

　　為實現(xiàn)對電力系統(tǒng)大型設備智能在線監(jiān)測，本文以WSM2000 DSP智能電動機保護裝置項目為背景，對一種DSP+CPLD新型的智能儀器結(jié)構(gòu)進行了研究和設計。

　二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　

本系統(tǒng)采用美國TI 公司生產(chǎn)的浮點DSP器件TMS320C32作為底層主處理器件，實現(xiàn)對A/D采集得到的數(shù)字信號進行處理，并且把所有控制電路、地址分配等設計在EPM7128S中，使整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化，體積小型化，功能多樣化。AD1674用來進行信號的采集，F(xiàn)LASH Memory用來存放軟件代碼、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使用，二是在系統(tǒng)脫機運行時，將FLASH Memory中的軟件搬運到SRAM中運行，提高軟的運行效率。系統(tǒng)功能模塊圖1所示。

　　三、 CPLD開發(fā)流程

　　CPLD的開發(fā)是指用利用CPLD芯片并借助于其開發(fā)系統(tǒng)，按照開發(fā)系統(tǒng)的工作步驟，將用戶設計轉(zhuǎn)化成CPLD配置數(shù)據(jù)并下載到CPLD芯片中實現(xiàn)用戶設計要求的全過程。其設計流程圖如圖2所示。

四、液晶顯示（LCD）模塊設計

　　1 硬件接口設計內(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。接口部實現(xiàn)了CPU和T6963C內(nèi)部寄存器及其所管理的顯示存儲器的存取操作，實現(xiàn)了CPU操作時序與T6963C內(nèi)部工作時序的轉(zhuǎn)換。CPU對T6963C的每次操作時，接口部的鎖存器保留了其發(fā)來的指令代碼或顯示數(shù)據(jù)，并立即封鎖了接口部的對外電路，將后續(xù)的處理過程轉(zhuǎn)換到T6963C控制部的工作時序上，直到處理完成，方釋放接口部對外電路，等待下一次訪問。T6963C與TMS320C32和EPM7128S接口如圖3所示：

　　TMS320C32的/IOSTROB 、A1、A0、引腳進行地址譯碼，參與系統(tǒng)的統(tǒng)一編址。/IOSTROB=0時，DSP對應有效地址為810000H--82FFFFH，當?shù)刂肪€A0為1時選通LCD，地址線A1用來實現(xiàn)液晶的數(shù)據(jù)通道和指令通道的區(qū)分，A1=1時為指令通道，A1=0時為數(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 軟件設計

　　本系統(tǒng)T6963C接口部設計了一個數(shù)據(jù)棧，在寫帶有參數(shù)的指令時，先向數(shù)據(jù)通道寫入?yún)?shù)，接口部將其存在數(shù)據(jù)棧中，然后通道寫入指令代碼。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)一同進行處理。讀顯示數(shù)據(jù)時，先寫入操作的指令代碼，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。