基于DSP的液晶顯示通用控制器設(shè)計

1、基于DSP的液晶顯示通用控制器設(shè)計引言電力電子裝置在調(diào)試和研發(fā)的過程中，需要經(jīng)常性地改動相關(guān)的控制參數(shù)，同時需要實時監(jiān)測裝置運行過程中的各關(guān)鍵點處的電量波形?，F(xiàn)在的電力電子裝置，其控制板的主控芯片通常采用DSP（數(shù)字信號處理器），由于其硬件條件的限制，進(jìn)行控制參數(shù)（如PID的各控制系數(shù)）的修改時，往往需要不斷地更改和燒寫程序，很難實時地在線進(jìn)行參數(shù)修改，同時也很難向裝置發(fā)送復(fù)雜的控制指令；另外，現(xiàn)在裝置的調(diào)試過程中，在需要監(jiān)測相關(guān)點處的引言電力電子裝置在調(diào)試和研發(fā)的過程中，需要經(jīng)常性地改動相關(guān)的控制參數(shù)，同時需要實時監(jiān)測裝置運行過程中的各關(guān)鍵點處的電量波形?，F(xiàn)在的電力電子裝置，其控制板的主控芯

2、片通常采用DSP（數(shù)字信號處理器），由于其硬件條件的限制，進(jìn)行控制參數(shù)（如 PID的各控制系數(shù)）的修改時，往往需要不斷地更改和燒寫程序，很難實時地在線進(jìn)行參數(shù)修改，同時也很難向裝置發(fā)送復(fù)雜的控制指令；另外，現(xiàn)在裝置的調(diào)試過程中，在需要監(jiān)測相關(guān)點處的電量波形時，往往采用多通道隔離示波器進(jìn)行。這一方面大大增加了裝置的研發(fā)成本，同時由于示波器的通道數(shù)有限，不能隨時增加和變更所監(jiān)測的波形點，另外示波器的探頭受到電磁兼容性的制約，長度有限，調(diào)試時使用起來也造成了很多不便。筆者所在的課題組承擔(dān)了100%低地板輕軌車的研制任務(wù)，在裝置的開發(fā)過程中，由于前述的原因，需要開發(fā)一款用于參數(shù)設(shè)定、裝置控制和實現(xiàn)模擬

3、波形輸出的通用控制器。該控制器利用裝置所支持的通訊協(xié)議向裝置發(fā)送命令以及進(jìn)行參數(shù)的在線修改，同時實時查看裝置的工況，接收裝置發(fā)送的數(shù)字量和數(shù)字化的模擬量等運行數(shù)據(jù)。此外，控制器具有多路 DA輸出,在 DA輸出端接上示波器就可以通過按鍵選擇查看遠(yuǎn)程裝置上模擬量的基本情況，以實現(xiàn)示波器的遠(yuǎn)距離電量監(jiān)測?？刂破骺梢造`活更改各 DA通道所對應(yīng)的電量，大大增加了示波器采樣通道的利用率。在通訊協(xié)議上，控制器支持 RS232、RS485、CAN總線和以太網(wǎng)協(xié)議以最大限度地滿足不同裝置的通訊需求。同時，控制器對于相關(guān)裝置所發(fā)送過來的數(shù)字量參數(shù)，可以使用液晶進(jìn)行實時顯示。對于數(shù)字化的模擬量參數(shù)，控制器一方面可以

4、實時計算出其平均值、有效值等特征量使用液晶單元進(jìn)行顯示，另一方面可通過 8路 DA轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換后輸出到示波器的采樣通道進(jìn)行顯示?？刂破鞯囊壕卧陲@示數(shù)據(jù)時，可以自動根據(jù)該數(shù)據(jù)的大小決定其小數(shù)部分的位數(shù)，以始終保留 4位有效數(shù)字。所有相關(guān)的參數(shù)設(shè)置和接收到的數(shù)據(jù)，控制器均可以儲存到鐵電存儲器中，掉電后數(shù)據(jù)不丟失，方便下次繼續(xù)使用。2 控制器的硬件組成及功能通用控制器系統(tǒng)硬件組成如圖 1所示。其中，控制器的 CPU單元采用 TMS320C28X系列中的 DSP2812，它具有串行外圍接口（SPI）、兩個串行通信接口（SCIs）、改進(jìn)的局域網(wǎng)絡(luò)（ eCAN）、多通道緩沖串行接口（McBSP）。D

5、SP2812主頻高，能夠滿足通用控制器的通訊速率，同時可以很好地支持通用控制器所需要的 RS232、RS485、CAN總線、以太網(wǎng)、 DA轉(zhuǎn)換等外圍設(shè)備，降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度。系統(tǒng)中的液晶顯示單元采用 LCM128645ZK型中文液晶顯示模塊。該模塊電源操作范圍寬（2.7V to 5.5V），其低功耗設(shè)計可滿足產(chǎn)品的省電要求；同時，模塊與微控器的接口界面靈活（三種模式：并行 8 位/4位，串行 3 線/2線），可實現(xiàn)漢字、 ASCII 碼、點陣圖形的同屏顯示, 支持所有的主流液晶操作指令，預(yù)留多種控制線（復(fù)位/串并選擇/亮度調(diào)整）供用戶靈活使用。DSP2812使用通用 I/O口與 LCM128

6、645ZK進(jìn)行通訊，發(fā)送相關(guān)的控制指令和數(shù)據(jù)控制其執(zhí)行相應(yīng)的操作?？刂破魉ǖ墓δ苕I，包括頁面和菜單項的向上/向下移動、參數(shù)數(shù)據(jù)的增加/減少、當(dāng)前參數(shù)的修改 /確認(rèn)、系統(tǒng)各項功能的選擇等。按鍵采取行列掃描方式進(jìn)行排列。在掃描按鍵時，先進(jìn)行行掃描，再進(jìn)行列掃描。通過行列掃描的結(jié)構(gòu)共同判定當(dāng)前是哪個按鍵被按下。同時，通過軟件實現(xiàn)了按鍵消抖，提高了操作的準(zhǔn)確性和可靠性。按鍵與 DSP2812的 I/O接口相連，最大可擴展為16個（4*4）按鍵陣列，以滿足各項操作的要求。D/A轉(zhuǎn)換選擇了 12位 8路的 DA芯片 AD5328，其DAC更新速率為 167ksps，DAC設(shè)置時間為 6s，DAC形式為

7、電壓型。DA轉(zhuǎn)換器通過 DSP2812的 SPI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并用 DSP的 2個 I/O接口與之相連作為控制信號。RS232通訊模塊使用 MAX232作為總線的接口芯片，與 DSP的 SCI接口相連。 RS232主要用于控制器與 PC機之間的通訊及實現(xiàn) DSP程序的遠(yuǎn)程燒寫。RS485通訊模塊使用 MAX485作為總線的接口芯片，與 DSP的 SCI接口相連。模塊內(nèi)部采用了 HCPL2610高速隔離光耦用作電平轉(zhuǎn)換和信號隔離，模塊的輸出側(cè)裝設(shè)了的防過壓涌流和抗干擾電路，以提高通訊的可靠性。CAN通訊模塊選用了 DSP2812的增強型區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制器（ eCAN），與現(xiàn)行的 CAN2.0標(biāo)準(zhǔn)

8、兼容。它可強電子噪聲的環(huán)境中與其他控制器可靠地進(jìn)行通訊。借助 32個完全可配置的郵箱和時間標(biāo)志特性，eCAN模塊提供了一種具有通用性和魯棒性的串行通信接口。以太網(wǎng)通訊模塊選用 LAN91C111作為控制芯片，使用數(shù)據(jù)線、地址線以及 I/O口與DSP2812相連接。 LAN91C111的主要功能如下：自適應(yīng)的傳輸速率，支持 100M10Mbps；支持突發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸；8kb的內(nèi)部存儲器件用于接收和發(fā)送的緩存；支持 8位，16位，32位的數(shù)據(jù)傳輸方式；提前發(fā)送和接收功能。除此之外，我們還選用鐵電存儲器 FRAM，通過 I/O接口擴展了 DSP 2812的 RAM。 TMS320F2812內(nèi)部已經(jīng)集成了 18KB的 RAM，對于一般的應(yīng)用來說，已經(jīng)無須再擴展外部 RAM。片內(nèi) RAM能以 150MIPS的速度進(jìn)行訪問，在對運算速度要求很高的處理程序中，通常將經(jīng)常訪問的程序段放到內(nèi)部 RAM中運行，這樣能大大提