專利名稱：Dsp控制板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于變流器控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種DSP控制板，適用于電機(jī)控制、風(fēng)力發(fā)電等新能源并網(wǎng)領(lǐng)域變流器控制系統(tǒng)，該控制板具有兼容TI公司TMS320F28X系列的DSP功能，功能全面，具有良好的靈活性、兼容性、選擇性和適用性。
背景技術(shù)：
目前，DSP具有高速處理復(fù)雜的計(jì)算能力、通用性和靈活性等特點(diǎn)，DSP在面向數(shù)字控制和運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，例如電機(jī)控制、風(fēng)電等新能源變流器控制領(lǐng)域。傳統(tǒng)的DSP控制板一般是使用單塊DSP (Digital Signal Processing，數(shù)字信號(hào)處理)芯片作為控制核心，并且DSP控制芯片與控制板焊接固定在一起。在通常實(shí)驗(yàn)使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)控制芯片在使用過程中燒壞或者更新等問題。(I)當(dāng)控制芯片燒壞時(shí)，本來只需要對(duì)控制芯片進(jìn)行更換，而控制板上控制芯片的外圍接口電路不需要變動(dòng)情況時(shí)，但是由于控制芯片與控制板焊接固定在一起，還是需要對(duì)整個(gè)控制板進(jìn)行更換。(2)控制對(duì)象改變，或者控制芯片DSP功能不足滿足控制要求時(shí)，比如需要使用同系列的精度和速度更高的 DSP芯片，由于控制板的不具備兼容同系列DSP控制芯片的能力，還需要對(duì)控制板的結(jié)構(gòu)和連線進(jìn)行重新調(diào)整。以上兩種常見情況都需要對(duì)控制板更換。體現(xiàn)出傳統(tǒng)的控制板利用率低、靈活性差、不具備兼容性和系統(tǒng)功能不完備等不足。從而造成資源浪費(fèi)、重復(fù)設(shè)計(jì)、開發(fā)周期長(zhǎng)等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種DSP控制板，兼容TMS320F28X系列；解決了資源浪費(fèi)、重復(fù)設(shè)計(jì)、開發(fā)周期長(zhǎng)、靈活性差、不具備兼容管腳功能類似同系列控制芯片等問題。實(shí)現(xiàn)了兼容，并且滿足DSP自身功能最大化，同時(shí)滿足不同速度和精度的控制要求，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電等新能源領(lǐng)域的復(fù)雜算法控制。該控制板能兼容TI公司的C2000系列TMS320F28x的控制芯片，并以TMS320F28x中使用相對(duì)比較多的定點(diǎn)型芯片TMS320F2812和浮點(diǎn)型TMS320F28335為例，對(duì)控制板兼容性的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。本實(shí)用新型包括DSP2812最小系統(tǒng)板、DSP28335最小系統(tǒng)板和底板。DSP2812最小系統(tǒng)板與DSP28335最小系統(tǒng)板可以單獨(dú)和底板相連。即底板能同時(shí)兼容DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板。DSP2812最小系統(tǒng)板包括TMS320F2812控制芯片、復(fù)位電路、JTAG下載口、外擴(kuò)RAM、外擴(kuò)Flash、外擴(kuò)引腳接口。復(fù)位電路、JTAG下載口、外擴(kuò)RAM、外擴(kuò)Flash、外擴(kuò)引腳接口均與TMS320F2812控制芯片相連。復(fù)位電路為控制芯片提供復(fù)位信號(hào)。外擴(kuò)RAM、外擴(kuò)Flash分別為DSP控制芯片擴(kuò)展程序代碼和編譯代碼存儲(chǔ)空間，外擴(kuò)RAM采用IS6ILV51216芯片，外擴(kuò)Flash采用的是SST39VF800芯片。外擴(kuò)引腳接口所外擴(kuò)TMS320F2812控制芯片的引腳包括地址總線、數(shù)據(jù)總線、PWM信號(hào)、CAP/EQEP信號(hào)、ADC、SC1、McBSP, CAN、SP1、讀寫片選信號(hào)、中斷信號(hào)、電源信號(hào)。DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳接口為兩個(gè)插針式接口，兩個(gè)插針式接口的結(jié)構(gòu)完全相同。對(duì)比DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板兩者的外擴(kuò)引腳，不完全相同。DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳接口中大部分外擴(kuò)引腳的功能是相同，且具有兼容性特點(diǎn)，只有少數(shù)引腳不兼容。將DSP2812和DSP28335最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳各分成兩類:相同性引腳和差異性引腳。在外擴(kuò)引腳中，功能相同的同一類引腳，并且數(shù)量也相同，將這類引腳定義為相同性引腳，具有兼容性特點(diǎn)，例如:地址總線A[0..18]，數(shù)據(jù)總線D[0..15]等外擴(kuò)引腳。還有少數(shù)引腳不具有兼容性的特點(diǎn)，將這類引腳定義為差異性引腳，這類引腳有三個(gè)特點(diǎn):1)DSP2812具有此類功能的引腳，而DSP28335沒有；2)DSP38335具有此類功能的引腳，而DSP2812沒有；3)DSP2812和DSP28335都具有此類功能的引腳，但存在數(shù)量上的差異，在數(shù)量上多出的此類功能引腳。所以根據(jù)外擴(kuò)引腳的分類，可以將DSP2812最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳接口分成相同性引腳區(qū)域和差異性引腳區(qū)域，同理，也可以將DSP28335最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳接口分成相同性引腳區(qū)域和差異性引腳區(qū)域。底板包括FPGA (Field — Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片、外圍電路和插槽。由于最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳接口與底板的插槽相連，外擴(kuò)引腳接口分成相同性引腳區(qū)域和差異性引腳區(qū)域，相應(yīng)的，底板的插槽劃分為相同性引腳區(qū)域和差異性引腳區(qū)域兩部分。插槽中差異性引腳區(qū)域部分與FGPA相連，F(xiàn)PGA再與外圍電路相連。插槽中相同性的引腳區(qū)域直接與外圍電路相連。
這種連接方式使底板能兼容DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板。最小系統(tǒng)板外擴(kuò)引腳接口中差異性的引腳(即不兼容引腳)通過插槽引向FPGA芯片的IO 口，再通過FPGA芯片的IO 口與外圍電路進(jìn)行連接。由于FPGA具有硬件可編程的特點(diǎn)，使得差異性引腳通過FPGA可以選擇性的與外設(shè)電路進(jìn)行連接，從而到達(dá)兼容的目的。FPGA采用的是EP3C80,為ATERAL公司Cyclone系列的第三代產(chǎn)品?？刂瓢宀捎蒙舷炉B層、可分離結(jié)構(gòu)，上層為DSP2812最小系統(tǒng)板或DSP28335最小系統(tǒng)板，下層為底板，上層最小系統(tǒng)板底部有兩個(gè)插針式的外擴(kuò)引腳接口，插在下層底板的插槽上，可以相互組合和分離。根據(jù)不同控制的需要可以更換不同的DSP最小系統(tǒng)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有控制板相比的有益效果是控制板具有很好的靈活性、選擇性和兼容性，功能全面。從而有效地避免上述兩種情況下需要對(duì)控制板重新設(shè)計(jì)的問題，克服了傳統(tǒng)控制板中靈活性差、不具備兼容引腳功能類似同系列控制芯片的不足。

圖1為DSP最小系統(tǒng)板的功能單元示意圖。圖2為底板功能單元示意圖。圖3為控制板結(jié)構(gòu)俯視圖。圖4為控制板結(jié)構(gòu)正視圖。圖5為擴(kuò)展引腳區(qū)域劃分示意圖。[0020]圖6為底板連接原理示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型包括DSP2812最小系統(tǒng)板、DSP28335最小系統(tǒng)板和底板。DSP2812最小系統(tǒng)板與DSP28335最小系統(tǒng)板可以單獨(dú)和底板相連。即底板能同時(shí)兼容DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板。1、具體實(shí)施方案闡述:本實(shí)用新型的目的在于提出一種兼容TMS320F28X系列的DSP控制板設(shè)計(jì)，該控制板能兼容TI公司的C2000系列TMS320F28X的控制芯片，并以TMS320F28x中使用相對(duì)比較多的定點(diǎn)型芯片TMS320F2812和浮點(diǎn)型TMS320F28335為例，對(duì)控制板兼容性的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。2、
以下結(jié)合附圖從原理上對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述圖1和圖2為控制板功能單元示意圖。如圖所示，圖1為DSP最小系統(tǒng)板的功能單元示意圖，圖2為底板功能單元示意圖。DSP最小系統(tǒng)單元主要包括復(fù)位電路、JTAG下載口、外擴(kuò)RAM、外擴(kuò)Fl ash、外擴(kuò)引腳接口，底板主要是包括FPGA芯片、插槽、外圍電路。下面結(jié)構(gòu)和原理上對(duì)控制板的兼容性進(jìn)行說明(I)從結(jié)構(gòu)上圖3和圖4為控制板結(jié)構(gòu)示意圖，(圖3為俯視圖、圖4正視圖)?？刂瓢宀捎玫氖钳B層、可分離的結(jié)構(gòu)。上層為DSP2812最小系統(tǒng)板或DSP28335最小系統(tǒng)板，下層為底板，上層最小系統(tǒng)板底部有兩個(gè)插針式的外擴(kuò)引腳接口，插在下層底板的插槽上。這種結(jié)構(gòu)可以方便地對(duì)上層的最小系統(tǒng)板進(jìn)行更換，結(jié)構(gòu)上滿足底板兼容的目的。(2)從原理上將DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板外擴(kuò)引腳接口中相同性引腳具有兼容性特點(diǎn)，直接引至外圍電路，而外擴(kuò)引腳中差異性的引腳，不具有兼容性，需要通過底板插槽引向FPGA芯片的IO 口，再通過FPGA芯片的IO 口引至外圍電路，只需要對(duì)FPGA芯片進(jìn)行硬件編程，使得外擴(kuò)引腳接口中差異性的引腳，重復(fù)可選擇性地與外圍電路連接，達(dá)到底板的目的。下面為具體操作的實(shí)施步驟。首先根據(jù)上述相同性和差異性的定義，對(duì)DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板外擴(kuò)引腳分類，再根據(jù)分類將外擴(kuò)引腳接口劃分成相同性引腳區(qū)域和差異性引腳區(qū)域，如附圖5所示，最后結(jié)合附圖6，說明底板連接原理示意圖，達(dá)到兼容DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板的目的。如圖5所示，擴(kuò)展引腳接口為兩個(gè)插針式接口，劃分為相同性引腳區(qū)域和差異性引腳區(qū)域，其中陰影部分為差異性引腳區(qū)域。在設(shè)計(jì)DSP3812和DSP28335最小系統(tǒng)板時(shí)，對(duì)外擴(kuò)引腳進(jìn)行合理的走線布置，可以將最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳接口劃分為相同性引腳區(qū)域和差異性引腳區(qū)域。由于最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳接口插在底板插槽上，相對(duì)應(yīng)，底板的插槽也劃分為相同性的引腳區(qū)域和差異性的引腳區(qū)域。圖6為底板連接原理示意圖，下面對(duì)圖6進(jìn)行說明。底板插槽劃分為相同性引腳區(qū)域和功能差異性引腳區(qū)域，對(duì)這兩類引腳分別進(jìn)行不同的連接:[0035]I)相同性的引腳連接這些引腳本身是具有的兼容性特點(diǎn)，直接與底板外圍電路進(jìn)行連接。2)差異性的引腳連接這類引腳不具備兼容性特點(diǎn)，需要通過底板插槽引向FPGA芯片的IO 口，然后再經(jīng)過FPGA芯片的IO 口與外圍電路進(jìn)行連接。通過對(duì)FPGA芯片進(jìn)行硬件編程，可以使得最小系統(tǒng)板外擴(kuò)引腳接口的差異性引腳通過FPGA芯片靈活有選擇地與外圍電路進(jìn)行連接，從而使得控制板能兼容兩款TMS320F28X系列的DSP。有益效果:本實(shí)用新型能夠兼容TMS320F28X系列兩款控制芯片，滿足不同速度和精度的控制要求。具有很好的靈活性、選 擇性、兼容性和適用性，功能全面。
權(quán)利要求1.一種DSP控制板，其特征在于，包括DSP2812最小系統(tǒng)板、DSP28335最小系統(tǒng)板和底板；DSP2812最小系統(tǒng)板與DSP28335最小系統(tǒng)板單獨(dú)和底板相連； DSP2812最小系統(tǒng)板包括TMS320F2812控制芯片、復(fù)位電路、JTAG下載口、外擴(kuò)RAM、夕卜擴(kuò)Flash、外擴(kuò)引腳接口 ；復(fù)位電路、JTAG下載口、外擴(kuò)RAM、外擴(kuò)Flash、外擴(kuò)引腳接口均與TMS320F2812控制芯片相連； DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳接口為兩個(gè)插針式接口，兩個(gè)插針式接口的結(jié)構(gòu)完全相同；對(duì)比DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板兩者的外擴(kuò)引腳，不完全相同； 底板包括FPGA芯片、外圍電路和插槽；最小系統(tǒng)板的外擴(kuò)引腳接口與底板的插槽相連，外擴(kuò)引腳接口分成相同性引腳區(qū)域和差異性引腳區(qū)域，相應(yīng)的，底板的插槽劃分為相同性引腳區(qū)域和差異性引腳區(qū)域兩部分；插槽中差異性引腳區(qū)域部分與FGPA相連，F(xiàn)PGA再與外圍電路相連；插槽中相同性的引腳區(qū)域直接與外圍電路相連； 最小系統(tǒng)板外擴(kuò)引腳接口中差異性的引腳通過插槽引向FPGA芯片的IO 口，再通過FPGA芯片的IO 口與外圍電路進(jìn)行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DSP控制板，其特征在于，外擴(kuò)RAM采用IS6ILV51216芯片，外擴(kuò)Flash采用的是SST39VF800芯片；外擴(kuò)引腳接口所外擴(kuò)TMS320F2812控制芯片的引腳包括地址總線、數(shù) 據(jù)總線、PWM信號(hào)、CAP/EQEP信號(hào)、ADC、SC1、McBSP、CAN、SP1、讀寫片選信號(hào)、中斷信號(hào)、電源信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DSP控制板，其特征在于，F(xiàn)PGA采用的是EP3C80。
控制板采用上下疊層、分離結(jié)構(gòu)，上層為DSP2812最小系統(tǒng)板或DSP28335最小系統(tǒng)板，下層為底板，上層最小系統(tǒng)板底部有兩個(gè)插針式的外擴(kuò)引腳接口，插在下層底板的插槽上。
專利摘要一種DSP控制板，屬于變流器控制技術(shù)領(lǐng)域。包括DSP2812最小系統(tǒng)板、DSP28335最小系統(tǒng)板和底板。DSP2812最小系統(tǒng)板與DSP28335最小系統(tǒng)板可以單獨(dú)和底板相連。DSP2812最小系統(tǒng)板包括TMS320F2812控制芯片、復(fù)位電路、JTAG下載口、外擴(kuò)RAM、外擴(kuò)Flash、外擴(kuò)引腳接口。復(fù)位電路、JTAG下載口、外擴(kuò)RAM、外擴(kuò)Flash、外擴(kuò)引腳接口均與TMS320F2812控制芯片相連。復(fù)位電路為控制芯片提供復(fù)位信號(hào)。外擴(kuò)RAM、外擴(kuò)Flash分別為DSP控制芯片擴(kuò)展程序代碼和編譯代碼存儲(chǔ)空間，外擴(kuò)RAM采用IS6ILV51216芯片，外擴(kuò)Flash采用的是SST39VF800芯片。優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)了兼容，滿足DSP自身功能最大化，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電等新能源領(lǐng)域的復(fù)雜算法控制。
文檔編號(hào)G05B19/042GK203117706SQ20132011735
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者王小明, 劉其輝, 李志艷 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)