可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，具體地，涉及一種可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，電力電子技術(shù)飛速發(fā)展，電力電子控制裝置也廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。例如:不停電電源、開關(guān)電源、機(jī)車輔助電源、蓄電池充電放電、電子模擬負(fù)載、電力機(jī)車、電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車等。此外，在有些國(guó)家，例如丹麥、德國(guó)、美國(guó)等，電力電子控制并網(wǎng)逆變器已經(jīng)逐步應(yīng)用于太陽能發(fā)電以及風(fēng)能發(fā)電裝置與電力系統(tǒng)的連接?，F(xiàn)有的硬件測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備在對(duì)大規(guī)模，高度數(shù)字號(hào)信息化的電力電子設(shè)備測(cè)量時(shí)，已經(jīng)不能滿足需求，造成測(cè)試時(shí)間延長(zhǎng),測(cè)試成本高企。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了與電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展同步，同時(shí)提高電力電子硬件開發(fā)的模塊化，縮短硬件開發(fā)的時(shí)間，本發(fā)明公開了一種可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板。
[0004]本發(fā)明所述可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，包括通過數(shù)據(jù)總線連接的數(shù)字信號(hào)處理器和可編程邏輯器件，與可編程邏輯器件連接的數(shù)據(jù)輸入端口和數(shù)據(jù)輸出端口，還包括與數(shù)字信號(hào)處理器連接的脈寬調(diào)制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、定時(shí)器模塊、異步串行通信模塊、存儲(chǔ)器模塊。
[0005]具體的，所述數(shù)字信號(hào)處理器為DSP56F803，所述可編程邏輯器件為XC95XL144。
[0006]具體的，所述脈寬調(diào)制模塊為DSP56800。
[0007]具體的，所述異步串行通信模塊采用RS485通信接口。
[0008]具體的，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊為X1226。
[0009]具體的，還包括與數(shù)字信號(hào)處理器連接的電源電壓監(jiān)測(cè)模塊，所述電源電壓監(jiān)測(cè)模塊為 MAX706RESA。
[0010]具體的，所述存儲(chǔ)器模塊為FM24CL64。
[0011]本發(fā)明所述可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，有可編程性強(qiáng)和應(yīng)用靈活的特點(diǎn)，可以極大的降低系統(tǒng)開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明一種【具體實(shí)施方式】示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0014]本發(fā)明所述可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，包括通過數(shù)據(jù)總線連接的數(shù)字信號(hào)處理器和可編程邏輯器件，與可編程邏輯器件連接的數(shù)據(jù)輸入端口和數(shù)據(jù)輸出端口，還包括與數(shù)字信號(hào)處理器連接的脈寬調(diào)制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、定時(shí)器模塊、異步串行通信模塊、存儲(chǔ)器模塊。
[0015]如圖1所示的實(shí)施例中，采用DSP56800系列數(shù)字信號(hào)處理器中的DSP56F803。DSP56800系列采用哈佛結(jié)構(gòu)，將程序空間和地址空間分開編址，這樣在處理數(shù)據(jù)空間運(yùn)算與數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)可以并行的從程序空間讀取下一條指令，提高處理速度。DSP56800系列數(shù)字信號(hào)處理器具有豐富的I/O 口和多種外圍設(shè)備。DSP芯片上集成了通用輸入輸出模塊GP10、異步串行通信模塊SC1、脈寬調(diào)制模塊PWM、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC、同步串行通信模塊SS1、控制局域網(wǎng)模塊CAN2.0Α/Β、定時(shí)器模塊HMER等多種外設(shè)模塊，實(shí)現(xiàn)完全的單片化。
[0016]XC95XL144是Xilinx公司推出的一款高性能低電壓的可編程邏輯器件，它共有100個(gè)引腳，內(nèi)部集成了 3200個(gè)典型可用門，有144個(gè)邏輯單元，74個(gè)可用I/O 口，可單獨(dú)配置為輸入、輸出及雙向工作方式，3個(gè)全局時(shí)鐘及3個(gè)全局使能端和I個(gè)全局清除端，它支持3.3V和2.5V電壓工作，其傳輸延時(shí)僅為5 ns。同時(shí)，XC95XL144支持在線編程，程序通過JTAG接口下載，使用簡(jiǎn)單方便。
[0017]脈寬調(diào)制模塊PffM模塊主要用于電力電子變流器開關(guān)器件的控制以及各種電機(jī)控制。模塊有六路輸出通道，它們可以根據(jù)需求在軟件中被配置成3對(duì)互補(bǔ)對(duì)；2對(duì)互補(bǔ)對(duì)和2路獨(dú)立通道；1對(duì)互補(bǔ)對(duì)和4路獨(dú)立通道；6路獨(dú)立通道。在互補(bǔ)操作方式下，允許可編程死區(qū)時(shí)間的插入，以防止上下橋臂的貫穿短路。PWM的頻率和占空比連續(xù)可調(diào)，通過電流傳感器的輸出波形扭曲校正和獨(dú)立得頂、底輸出引腳極性控制，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變頻。
[0018]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC可以用于采樣各種電流、電壓、轉(zhuǎn)速等信號(hào)。ADC包括8路輸入通道和兩個(gè)獨(dú)立的采樣保持電路，轉(zhuǎn)換精度為12位。轉(zhuǎn)換過程可以被同步信號(hào)觸發(fā)，也可以被控制寄存器的START位寫操作觸發(fā)。輸入模式可以分為單邊輸入和差分輸入。
[0019]串行通信模塊SCI是全雙工異步通訊接口，使用標(biāo)準(zhǔn)不歸零NRZ數(shù)據(jù)格式，可編程選擇8位或9位數(shù)據(jù)格式，功能獨(dú)立的SCI發(fā)送器和接收器以及中斷請(qǐng)求。雖然大多數(shù)PC機(jī)都采用RS-232接口，但是它的傳輸距離只有50英尺左右，通用板采用RS-485差分通信，提高抗干擾能力，最大傳輸距離可以達(dá)到4000英尺以上，適用于遠(yuǎn)程監(jiān)控。這樣PC機(jī)或其它DSP板就可以通過隔離的485與通用板進(jìn)行通信了。
[0020]定時(shí)器模塊HMER主要功能:定時(shí)觸發(fā)一定的事件；記錄兩個(gè)外部事件之間所經(jīng)歷的內(nèi)部時(shí)鐘周期數(shù)，也就是得到外部事件的時(shí)間周期。因此接口可用于各種信號(hào)的過零點(diǎn)檢測(cè)，用于并網(wǎng)運(yùn)行的各種裝置時(shí)，可以檢測(cè)電網(wǎng)的過零點(diǎn)和周期。
[0021]由于電力電子一般只需要故障數(shù)據(jù)，本發(fā)明就沒有通過總線外擴(kuò)存儲(chǔ)器，只通過兩個(gè)通用輸入/輸出口擴(kuò)展了 64K鐵電非易失性存儲(chǔ)器FM24CL64。FM24CL64是8192x8bit的結(jié)構(gòu)，允許連續(xù)讀寫和隨機(jī)讀寫，讀寫沒有延遲，高可靠性的鐵電物質(zhì)，存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)到45年。本發(fā)明還擴(kuò)展了實(shí)時(shí)時(shí)鐘X1226，這樣在記錄故障數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄故障發(fā)生的時(shí)間，以便分析故障時(shí)使用。X1226帶有兩個(gè)報(bào)警器和512字節(jié)的電可擦除只讀寄存器，內(nèi)部集成晶振補(bǔ)償電路和電池后備，編程可以控制PHZ/IRQ引腳輸出報(bào)警信號(hào)或與時(shí)鐘頻率相關(guān)的三種不同頻率的信號(hào)。
[0022]為了防止電源低電壓，本發(fā)明采用了電源電壓監(jiān)測(cè)芯片MAX706RESA，它檢測(cè)電路在上電和電源電壓低時(shí)都發(fā)出復(fù)位信號(hào)使整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，同時(shí)還具有看門狗定時(shí)器功能，在1.6s內(nèi)DSP的WDI引腳電平不翻轉(zhuǎn)，就會(huì)給DSP發(fā)一個(gè)可靠復(fù)位信號(hào)，增強(qiáng)了抗干擾能力。
本發(fā)明在安排XC95XL144引腳時(shí)遵循的主要原則是電氣特性相似的同一組輸入輸出口盡量放在同一個(gè)宏單元，排列順序根據(jù)布線方便為原則。通用板DSP56F803與XC95XL144的接口包括:數(shù)據(jù)選擇線DS、低位數(shù)據(jù)線D0-D7、低位地址線A0-A3以及A6作為XC95XL144的復(fù)位控制端、六路PWM輸出信號(hào)以及三路出錯(cuò)保護(hù)弓I腳PffMFAULTAO- PWMFAULTA2、外中斷IRQA和IRQB。這里只介紹一下XC95XL144的通用功能，其它具體的功能要根據(jù)具體的電力電子應(yīng)用需求來修改VHDL語言程序。DSP56F803的地址線A6模式設(shè)置為通用輸入輸出口，作為XC95XL144的復(fù)位控制RESET，當(dāng)RESET置低時(shí)，XC95XL144復(fù)位，輸出口置為低電平(高電平有效)。DSP56F803的六路PffM輸出作為XC95XL144的輸入與它連接，對(duì)應(yīng)有六個(gè)輸出口，可對(duì)它們進(jìn)行一定的邏輯操作后輸出，這樣可應(yīng)用于更廣泛的控制場(chǎng)合。電力電子主電路部分的過壓、過流信號(hào)輸入到CPLD，經(jīng)過一定的邏輯，觸發(fā)DSP外中斷IRQA、IRQB或PffM出錯(cuò)保護(hù)引腳PffMFAULT來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。DSP56F803的數(shù)據(jù)選擇線DS連在XC95XL144，與低位地址線配合，控制4組每組8路輸入輸出口的讀寫操作。在使用輸入輸出口時(shí)一般都確定了具體是輸入還是輸出，因此本發(fā)明設(shè)計(jì)時(shí)為提高穩(wěn)定性，確定其中兩組輸入口和兩組輸出口。
[0023]如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，其特征在于，包括通過數(shù)據(jù)總線連接的數(shù)字信號(hào)處理器和可編程邏輯器件，與可編程邏輯器件連接的數(shù)據(jù)輸入端口和數(shù)據(jù)輸出端口，還包括與數(shù)字信號(hào)處理器連接的脈寬調(diào)制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、定時(shí)器模塊、異步串行通信模塊、存儲(chǔ)器模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器為DSP56F803，所述可編程邏輯器件為XC95XL144。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，其特征在于，所述脈寬調(diào)制模塊為DSP56800。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，其特征在于，所述異步串行通信模塊采用RS485通信接口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，其特征在于，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊為X1226。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，其特征在于，還包括與數(shù)字信號(hào)處理器連接的電源電壓監(jiān)測(cè)模塊，所述電源電壓監(jiān)測(cè)模塊為MAX706RESA。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，其特征在于，所述存儲(chǔ)器模塊為FM24CL64。
【專利摘要】可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，其特征在于，包括通過數(shù)據(jù)總線連接的數(shù)字信號(hào)處理器和可編程邏輯器件，與可編程邏輯器件連接的數(shù)據(jù)輸入端口和數(shù)據(jù)輸出端口，還包括與數(shù)字信號(hào)處理器連接的脈寬調(diào)制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、定時(shí)器模塊、異步串行通信模塊、存儲(chǔ)器模塊。本發(fā)明所述可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，有可編程性強(qiáng)和應(yīng)用靈活的特點(diǎn)，可以極大的降低系統(tǒng)開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期。
【IPC分類】G06F9/44
【公開號(hào)】CN105573729
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410541206
【發(fā)明人】張從輝
【申請(qǐng)人】張從輝
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2014年10月14日