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、機車輔助電源、蓄電池充電放電、電子模擬負載、電力機車、電傳動內(nèi)燃機車等。此外，在有些國家，例如丹麥、德國、美國等，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。現(xiàn)有的硬件測試方法和測試設(shè)備在對大規(guī)模，高度數(shù)字號信息化的電力電子設(shè)備測量時，已經(jīng)不能滿足需求，造成測試時間延長,測試成本高企。

【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，同時提高電力電子硬件開發(fā)的模塊化，縮短硬件開發(fā)的時間，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)字信號處理器連接的脈寬調(diào)制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、實時時鐘模塊、定時器模塊、異步串行通信模塊、存儲器模塊。
[0005]具體的，所述數(shù)字信號處理器為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，所述實時時鐘模塊為X1226。
[0009]具體的，還包括與數(shù)字信號處理器連接的電源電壓監(jiān)測模塊，所述電源電壓監(jiān)測模塊為 MAX706RESA。
[0010]具體的，所述存儲器模塊為FM24CL64。
[0011]本發(fā)明所述可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，有可編程性強和應(yīng)用靈活的特點，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【具體實施方式】示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[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)字信號處理器連接的脈寬調(diào)制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、實時時鐘模塊、定時器模塊、異步串行通信模塊、存儲器模塊。
[0015]如圖1所示的實施例中，采用DSP56800系列數(shù)字信號處理器中的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)空間運算與數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r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、定時器模塊HMER等多種外設(shè)模塊，實現(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個引腳，內(nèi)部集成了 3200個典型可用門，有144個邏輯單元，74個可用I/O 口，可單獨配置為輸入、輸出及雙向工作方式，3個全局時鐘及3個全局使能端和I個全局清除端，它支持3.3V和2.5V電壓工作，其傳輸延時僅為5 ns。同時，XC95XL144支持在線編程，程序通過JTAG接口下載，使用簡單方便。
[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對互補對；2對互補對和2路獨立通道；1對互補對和4路獨立通道；6路獨立通道。在互補操作方式下，允許可編程死區(qū)時間的插入，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立得頂、底輸出引腳極性控制，可以實現(xiàn)無級變頻。
[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。ADC包括8路輸入通道和兩個獨立的采樣保持電路，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，功能獨立的SCI發(fā)送器和接收器以及中斷請求。雖然大多數(shù)PC機都采用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到4000英尺以上，適用于遠程監(jiān)控。這樣PC機或其它DSP板就可以通過隔離的485與通用板進行通信了。
[0020]定時器模塊HMER主要功能:定時觸發(fā)一定的事件；記錄兩個外部事件之間所經(jīng)歷的內(nèi)部時鐘周期數(shù)，也就是得到外部事件的時間周期。因此接口可用于各種信號的過零點檢測，用于并網(wǎng)運行的各種裝置時，可以檢測電網(wǎng)的過零點和周期。
[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存儲器，只通過兩個通用輸入/輸出口擴展了 64K鐵電非易失性存儲器FM24CL64。FM24CL64是8192x8bit的結(jié)構(gòu)，允許連續(xù)讀寫和隨機讀寫，讀寫沒有延遲，高可靠性的鐵電物質(zhì)，存儲時間長到45年。本發(fā)明還擴展了實時時鐘X1226，這樣在記錄故障數(shù)據(jù)的同時記錄故障發(fā)生的時間，以便分析故障時使用。X1226帶有兩個報警器和512字節(jié)的電可擦除只讀寄存器，內(nèi)部集成晶振補償電路和電池后備，編程可以控制PHZ/IRQ引腳輸出報警信號或與時鐘頻率相關(guān)的三種不同頻率的信號。
[0022]為了防止電源低電壓，本發(fā)明采用了電源電壓監(jiān)測芯片MAX706RESA，它檢測電路在上電和電源電壓低時都發(fā)出復(fù)位信號使整個系統(tǒng)復(fù)位，同時還具有看門狗定時器功能，在1.6s內(nèi)DSP的WDI引腳電平不翻轉(zhuǎn)，就會給DSP發(fā)一個可靠復(fù)位信號，增強了抗干擾能力。
本發(fā)明在安排XC95XL144引腳時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輸出信號以及三路出錯保護弓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，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，對應(yīng)有六個輸出口，可對它們進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合。電力電子主電路部分的過壓、過流信號輸入到CPLD，經(jīng)過一定的邏輯，觸發(fā)DSP外中斷IRQA、IRQB或PffM出錯保護引腳PffMFAULT來實現(xiàn)保護功能。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一般都確定了具體是輸入還是輸出，因此本發(fā)明設(shè)計時為提高穩(wěn)定性，確定其中兩組輸入口和兩組輸出口。
[0023]如上所述，可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。
【主權(quán)項】
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)字信號處理器連接的脈寬調(diào)制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、實時時鐘模塊、定時器模塊、異步串行通信模塊、存儲器模塊。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，所述實時時鐘模塊為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)字信號處理器連接的電源電壓監(jiān)測模塊，所述電源電壓監(jiān)測模塊為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)字信號處理器連接的脈寬調(diào)制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、實時時鐘模塊、定時器模塊、異步串行通信模塊、存儲器模塊。本發(fā)明所述可編程電子設(shè)備控制硬件開發(fā)板，有可編程性強和應(yīng)用靈活的特點，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】CN105573729
【申請?zhí)枴緾N201410541206
【發(fā)明人】張從輝
【申請人】張從輝
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月14日