Dsp控制板的製作方法
2023-09-12 15:41:20 1
專利名稱：Dsp控制板的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於變流器控制技術領域，特別是提供了一種DSP控制板，適用於電機控制、風力發電等新能源併網領域變流器控制系統，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：
目前，DSP具有高速處理複雜的計算能力、通用性和靈活性等特點，DSP在面向數字控制和運動控制領域應用十分廣泛，例如電機控制、風電等新能源變流器控制領域。傳統的DSP控制板一般是使用單塊DSP (Digital Signal Processing，數位訊號處理)晶片作為控制核心，並且DSP控制晶片與控制板焊接固定在一起。在通常實驗使用時，會出現控制晶片在使用過程中燒壞或者更新等問題。(I)當控制晶片燒壞時，本來只需要對控制晶片進行更換，而控制板上控制晶片的外圍接口電路不需要變動情況時，但是由於控制晶片與控制板焊接固定在一起，還是需要對整個控制板進行更換。(2)控制對象改變，或者控制晶片DSP功能不足滿足控制要求時，比如需要使用同系列的精度和速度更高的 DSP晶片，由於控制板的不具備兼容同系列DSP控制晶片的能力，還需要對控制板的結構和連線進行重新調整。以上兩種常見情況都需要對控制板更換。體現出傳統的控制板利用率低、靈活性差、不具備兼容性和系統功能不完備等不足。從而造成資源浪費、重複設計、開發周期長等問題。
發明內容本實用新型的目的在於提出一種DSP控制板，兼容TMS320F28X系列；解決了資源浪費、重複設計、開發周期長、靈活性差、不具備兼容管腳功能類似同系列控制晶片等問題。實現了兼容，並且滿足DSP自身功能最大化，同時滿足不同速度和精度的控制要求，實現風電等新能源領域的複雜算法控制。該控制板能兼容TI公司的C2000系列TMS320F28x的控制晶片，並以TMS320F28x中使用相對比較多的定點型晶片TMS320F2812和浮點型TMS320F28335為例，對控制板兼容性的設計進行說明。本實用新型包括DSP2812最小系統板、DSP28335最小系統板和底板。DSP2812最小系統板與DSP28335最小系統板可以單獨和底板相連。即底板能同時兼容DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板。DSP2812最小系統板包括TMS320F2812控制晶片、復位電路、JTAG下載口、外擴RAM、外擴Flash、外擴引腳接口。復位電路、JTAG下載口、外擴RAM、外擴Flash、外擴引腳接口均與TMS320F2812控制晶片相連。復位電路為控制晶片提供復位信號。外擴RAM、外擴Flash分別為DSP控制晶片擴展程序代碼和編譯代碼存儲空間，外擴RAM採用IS6ILV51216晶片，外擴Flash採用的是SST39VF800晶片。外擴引腳接口所外擴TMS320F2812控制晶片的引腳包括地址總線、數據總線、PWM信號、CAP/EQEP信號、ADC、SC1、McBSP, CAN、SP1、讀寫片選信號、中斷信號、電源信號。DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板的外擴引腳接口為兩個插針式接口，兩個插針式接口的結構完全相同。對比DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板兩者的外擴引腳，不完全相同。DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板的外擴引腳接口中大部分外擴引腳的功能是相同，且具有兼容性特點，只有少數引腳不兼容。將DSP2812和DSP28335最小系統板的外擴引腳各分成兩類:相同性引腳和差異性引腳。在外擴引腳中，功能相同的同一類引腳，並且數量也相同，將這類引腳定義為相同性引腳，具有兼容性特點，例如:地址總線A[0..18]，數據總線D[0..15]等外擴引腳。還有少數引腳不具有兼容性的特點，將這類引腳定義為差異性引腳，這類引腳有三個特點: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，但存在數量上的差異，在數量上多出的此類功能引腳。所以根據外擴引腳的分類，可以將DSP2812最小系統板的外擴引腳接口分成相同性引腳區域和差異性引腳區域，同理，也可以將DSP28335最小系統板的外擴引腳接口分成相同性引腳區域和差異性引腳區域。底板包括FPGA (Field — Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)晶片、外圍電路和插槽。由於最小系統板的外擴引腳接口與底板的插槽相連，外擴引腳接口分成相同性引腳區域和差異性引腳區域，相應的，底板的插槽劃分為相同性引腳區域和差異性引腳區域兩部分。插槽中差異性引腳區域部分與FGPA相連，FPGA再與外圍電路相連。插槽中相同性的引腳區域直接與外圍電路相連。
這種連接方式使底板能兼容DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板。最小系統板外擴引腳接口中差異性的引腳(即不兼容引腳)通過插槽引向FPGA晶片的IO 口，再通過FPGA晶片的IO 口與外圍電路進行連接。由於FPGA具有硬體可編程的特點，使得差異性引腳通過FPGA可以選擇性的與外設電路進行連接，從而到達兼容的目的。FPGA採用的是EP3C80,為ATERAL公司Cyclone系列的第三代產品。控制板採用上下疊層、可分離結構，上層為DSP2812最小系統板或DSP28335最小系統板，下層為底板，上層最小系統板底部有兩個插針式的外擴引腳接口，插在下層底板的插槽上，可以相互組合和分離。根據不同控制的需要可以更換不同的DSP最小系統。本實用新型與現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控制板重新設計的問題，克服了傳統控制板中靈活性差、不具備兼容引腳功能類似同系列控制晶片的不足。
圖1為DSP最小系統板的功能單元示意圖。圖2為底板功能單元示意圖。圖3為控制板結構俯視圖。圖4為控制板結構正視圖。圖5為擴展引腳區域劃分示意圖。[0020]圖6為底板連接原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型包括DSP2812最小系統板、DSP28335最小系統板和底板。DSP2812最小系統板與DSP28335最小系統板可以單獨和底板相連。即底板能同時兼容DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板。1、具體實施方案闡述:本實用新型的目的在於提出一種兼容TMS320F28X系列的DSP控制板設計，該控制板能兼容TI公司的C2000系列TMS320F28X的控制晶片，並以TMS320F28x中使用相對比較多的定點型晶片TMS320F2812和浮點型TMS320F28335為例，對控制板兼容性的設計進行說明。2、
以下結合附圖從原理上對本實用新型作進一步詳細描述圖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最小系統單元主要包括復位電路、JTAG下載口、外擴RAM、外擴Fl ash、外擴引腳接口，底板主要是包括FPGA晶片、插槽、外圍電路。下面結構和原理上對控制板的兼容性進行說明(I)從結構上圖3和圖4為控制板結構示意圖，(圖3為俯視圖、圖4正視圖)。控制板採用的是疊層、可分離的結構。上層為DSP2812最小系統板或DSP28335最小系統板，下層為底板，上層最小系統板底部有兩個插針式的外擴引腳接口，插在下層底板的插槽上。這種結構可以方便地對上層的最小系統板進行更換，結構上滿足底板兼容的目的。(2)從原理上將DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板外擴引腳接口中相同性引腳具有兼容性特點，直接引至外圍電路，而外擴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晶片的IO 口，再通過FPGA晶片的IO 口引至外圍電路，只需要對FPGA晶片進行硬體編程，使得外擴引腳接口中差異性的引腳，重複可選擇性地與外圍電路連接，達到底板的目的。下面為具體操作的實施步驟。首先根據上述相同性和差異性的定義，對DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板外擴引腳分類，再根據分類將外擴引腳接口劃分成相同性引腳區域和差異性引腳區域，如附圖5所示，最後結合附圖6，說明底板連接原理示意圖，達到兼容DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板的目的。如圖5所示，擴展引腳接口為兩個插針式接口，劃分為相同性引腳區域和差異性引腳區域，其中陰影部分為差異性引腳區域。在設計DSP3812和DSP28335最小系統板時，對外擴引腳進行合理的走線布置，可以將最小系統板的外擴引腳接口劃分為相同性引腳區域和差異性引腳區域。由於最小系統板的外擴引腳接口插在底板插槽上，相對應，底板的插槽也劃分為相同性的引腳區域和差異性的引腳區域。圖6為底板連接原理示意圖，下面對圖6進行說明。底板插槽劃分為相同性引腳區域和功能差異性引腳區域，對這兩類引腳分別進行不同的連接:[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，直接與底板外圍電路進行連接。2)差異性的引腳連接這類引腳不具備兼容性特點，需要通過底板插槽引向FPGA晶片的IO 口，然後再經過FPGA晶片的IO 口與外圍電路進行連接。通過對FPGA晶片進行硬體編程，可以使得最小系統板外擴引腳接口的差異性引腳通過FPGA晶片靈活有選擇地與外圍電路進行連接，從而使得控制板能兼容兩款TMS320F28X系列的DSP。有益效果:本實用新型能夠兼容TMS320F28X系列兩款控制晶片，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。
權利要求1.一種DSP控制板，其特徵在於，包括DSP2812最小系統板、DSP28335最小系統板和底板；DSP2812最小系統板與DSP28335最小系統板單獨和底板相連； DSP2812最小系統板包括TMS320F2812控制晶片、復位電路、JTAG下載口、外擴RAM、夕卜擴Flash、外擴引腳接口 ；復位電路、JTAG下載口、外擴RAM、外擴Flash、外擴引腳接口均與TMS320F2812控制晶片相連； DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板的外擴引腳接口為兩個插針式接口，兩個插針式接口的結構完全相同；對比DSP2812最小系統板和DSP28335最小系統板兩者的外擴引腳，不完全相同； 底板包括FPGA晶片、外圍電路和插槽；最小系統板的外擴引腳接口與底板的插槽相連，外擴引腳接口分成相同性引腳區域和差異性引腳區域，相應的，底板的插槽劃分為相同性引腳區域和差異性引腳區域兩部分；插槽中差異性引腳區域部分與FGPA相連，FPGA再與外圍電路相連；插槽中相同性的引腳區域直接與外圍電路相連； 最小系統板外擴引腳接口中差異性的引腳通過插槽引向FPGA晶片的IO 口，再通過FPGA晶片的IO 口與外圍電路進行連接。
2.根據權利要求1所述的DSP控制板，其特徵在於，外擴RAM採用IS6ILV51216晶片，外擴Flash採用的是SST39VF800晶片；外擴引腳接口所外擴TMS320F2812控制晶片的引腳包括地址總線、數 據總線、PWM信號、CAP/EQEP信號、ADC、SC1、McBSP、CAN、SP1、讀寫片選信號、中斷信號、電源信號。
3.根據權利要求1所述的DSP控制板，其特徵在於，FPGA採用的是EP3C80。
控制板採用上下疊層、分離結構，上層為DSP2812最小系統板或DSP28335最小系統板，下層為底板，上層最小系統板底部有兩個插針式的外擴引腳接口，插在下層底板的插槽上。
專利摘要一種DSP控制板，屬於變流器控制技術領域。包括DSP2812最小系統板、DSP28335最小系統板和底板。DSP2812最小系統板與DSP28335最小系統板可以單獨和底板相連。DSP2812最小系統板包括TMS320F2812控制晶片、復位電路、JTAG下載口、外擴RAM、外擴Flash、外擴引腳接口。復位電路、JTAG下載口、外擴RAM、外擴Flash、外擴引腳接口均與TMS320F2812控制晶片相連。復位電路為控制晶片提供復位信號。外擴RAM、外擴Flash分別為DSP控制晶片擴展程序代碼和編譯代碼存儲空間，外擴RAM採用IS6ILV51216晶片，外擴Flash採用的是SST39VF800晶片。優點在於，實現了兼容，滿足DSP自身功能最大化，實現風電等新能源領域的複雜算法控制。
文檔編號G05B19/042GK203117706SQ20132011735
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月14日 優先權日2013年3月14日
發明者王小明, 劉其輝, 李志豔 申請人:華北電力大學