基于DSP的無人機(jī)配電控制器檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、基于的無人機(jī)配電控制器檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課程：現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù) 針對(duì)某型無人機(jī)配電控制器現(xiàn)有檢測(cè)方法的不足，根據(jù)配電控制器的性能測(cè)試要求，設(shè)計(jì)了一種基于 技術(shù)的配電控制器檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以控制器為核心，合理利用了 控制器自身集成的 模塊、 總線控制器模塊和捕捉單元等，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電控制器各項(xiàng)性能參數(shù)的檢測(cè)。 配電控制器是無人機(jī)上電源管理和電能分配的關(guān)鍵設(shè)備，其性能將對(duì)無人機(jī)飛行安全以及任務(wù)完成產(chǎn)生重要影響。目前對(duì)配電控制器只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的通電測(cè)試，檢測(cè)其輸入輸出間的電壓關(guān)系，缺乏一套嚴(yán)格的檢測(cè)方法。針對(duì)上述情況，本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)能夠模擬無人機(jī)上實(shí)際供電狀態(tài)，檢測(cè)配電控制器加載情況下的各項(xiàng)電氣性能指標(biāo)參數(shù)，

2、特別是大負(fù)載任務(wù)設(shè)備突加突卸時(shí)對(duì)機(jī)上供電系統(tǒng)供電特性的影響?？傮w方案設(shè)計(jì) 配電控制器檢測(cè)系統(tǒng)主要包括控制器、交流電壓檢測(cè)模塊、交流頻率檢測(cè)模塊、直流電壓檢測(cè)模塊、總線繼電器狀態(tài)檢測(cè)模塊、電源與負(fù)載控制模塊以及通信模塊等部分，組成框圖如圖所示。檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先通過電源與負(fù)載控制模塊模擬不同任務(wù)剖面下的供電情況以及設(shè)備工作情況，然后通過各檢測(cè)模塊檢測(cè)不同任務(wù)剖面下以及任務(wù)切換時(shí)配電控制器各項(xiàng)電氣性能參數(shù)，判斷配電控制器工作狀態(tài)，并通過通信模塊發(fā)送至 。一、交流電壓檢測(cè)模塊 負(fù)責(zé)對(duì)配電控制器交流匯流條電壓進(jìn)行檢測(cè)。被測(cè)交流信號(hào)首先通過互感器模塊電路進(jìn)行強(qiáng)弱變換和電氣隔離，再經(jīng)交流信號(hào)調(diào)理電路（包

3、括分壓器、電壓抬升電路等）變?yōu)闈M足要求的 電信號(hào)，最后送入 芯片內(nèi)部的模塊。這里互感器選用超小型精密電壓互感器。為防止被測(cè)信號(hào)可能發(fā)生突變，保護(hù)芯片，在將調(diào)理信號(hào)引入 前，需要加限幅電路。設(shè)計(jì)中采取比較器和二極管搭建限幅電路的方式，達(dá)到雙向限幅的效果。為滿足 芯片內(nèi)部 模塊阻抗匹配的要求，在分壓器后設(shè)置由 構(gòu)成的電壓跟隨器。硬件設(shè)計(jì)SPT204參數(shù)SPT204使用方法 SPT204實(shí)際上是一款毫安級(jí)精密電流互感器，輸入額定電流為2mA，額定輸出電流為2mA，用戶使用時(shí)需要將電壓信號(hào)變換成電流信號(hào)，推薦電路如下圖，R1是限流電阻，使用條件是：不論額定輸入電壓多大，調(diào)整R1的值，使額定輸入電流為2

4、mA。副邊電路是電流/電壓變換電路，當(dāng)需要電壓輸出時(shí)采用。調(diào)整圖中反饋電阻R3的值可以得到所需要的電壓輸出。電容C2和R2是用來補(bǔ)償相移的。電容C1是用來防振和濾波的。電容C3起抗干擾作用，其值不得大于400pF。兩個(gè)反接的二極管是起保護(hù)運(yùn)算放大器作用的。運(yùn)算放大器推薦使用OP07系列，使用性能較好的運(yùn)算放大器容易達(dá)到較高的精度和較好的穩(wěn)定性。運(yùn)算放大器電源電壓通常取+15v或+12v。限幅電路分析限幅電路分析 當(dāng)輸入電壓Vin小于上部限幅電壓Vh時(shí)，由于OP放大器的輸入為“H” ，二極管D1截止。OP放大器的輸出與Vout分開，變?yōu)閂out=Vin，對(duì)放大器輸出無影響。當(dāng)Vin大于Vh時(shí)，A

5、2輸入“L”，二極管D1導(dǎo)通，OP放大器A2構(gòu)成同向電路，故Vout= Vh 。輸出電壓被限制為Vh。 當(dāng)輸入電壓Vin大于下部限幅電壓VL時(shí)，由于OP放大器的輸入為“L” ，二極管D1截止。OP放大器的輸出與Vout分開，變?yōu)閂out=Vin，對(duì)放大器輸出無影響。當(dāng)Vin小于VL時(shí)，A2輸入“H” ，二極管D1導(dǎo)通，Vout= VL 。輸出電壓被限制為VL 。二、交流頻率檢測(cè)模塊 交流匯流條頻率的檢測(cè)采取硬件測(cè)量法，即首先將來自交流電壓檢測(cè)模塊電路互感器輸出端的被測(cè)交流正弦信號(hào)通過波形轉(zhuǎn)換電路變?yōu)橥l率的方波信號(hào)，然后送入控制器的捕捉單元實(shí)現(xiàn)頻率檢測(cè)。以比較器 為主構(gòu)成遲滯比較器，將正弦交流

6、信號(hào)轉(zhuǎn)換為同頻率方波信號(hào)，并由三極管將交變方波信號(hào)整形為只有正半波的同頻率方波信號(hào)。三、直流電壓檢測(cè)模塊 負(fù)責(zé)對(duì)配電控制器直流匯流條以及各直流負(fù)載輸入端電壓進(jìn)行檢測(cè)。與交流電壓檢測(cè)模塊類似，被測(cè)直流電壓信號(hào)首先通過信號(hào)調(diào)理電路變換為電信號(hào)，然后送入 芯片內(nèi)部的 模塊進(jìn)行處理。四、總線繼電器狀態(tài)檢測(cè)模塊 將配電控制器上總線繼電器的工作狀態(tài)通過總線送至控制器的控制器模塊，由 控制器進(jìn)行檢測(cè)。電 路 設(shè) 計(jì) 中 采 用 符 合總 線 標(biāo) 準(zhǔn) 的 驅(qū) 動(dòng) 芯 片，并由電阻和二極管搭建 電平轉(zhuǎn)換電路解決控制器和總線驅(qū)動(dòng)芯片間的電平匹配問題。五、電源和負(fù)載控制模塊 負(fù)責(zé)接收控制器的控制指令，通過如圖所示的

7、驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電控制器直流和交流匯流條的供斷電控制以及任務(wù)設(shè)備的加卸載控制。六、和控制器間通信模塊 上位機(jī)和控制器通過接口與的串行通信接口實(shí)現(xiàn)異步通信，其通信接口電路如圖所示，設(shè)計(jì)中選用符合標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片。軟件設(shè)計(jì)一、電壓檢測(cè)程序模塊 采用周期掃描的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)配電控制器交流匯流條、直流匯流條及各直流設(shè)備輸入端電電壓狀態(tài)信息的采集，并存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進(jìn)行處理。ADC模塊（1）模擬輸入03V（2）16通道，多路輸入（3）雙采樣保持器（S/H）（4）一個(gè)12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（5）同步采樣或順序采樣模式（6）排序器SEQ可工作在兩個(gè)獨(dú)立的8通道 模式或一個(gè)16通道的級(jí)聯(lián)模式ADC配置vo

8、id InitAdc(void) extern void DSP28x_usDelay(Uint32 Count); EALLOW; SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.ADCENCLK = 1; ADC_cal();/調(diào)用ADC_cal匯編 EDIS; AdcRegs.ADCTRL3.all = 0 x00E0;/上電 AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS = ADC_SHCLK;/順序采樣 AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS = ADC_CKPS;/25MHZ AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC = 1; /級(jí)聯(lián)模式

9、AdcRegs.ADCTRL1.bit.CON_RUN = 1; /連續(xù)采樣 AdcRegs.ADCMAXCONV.bit.MAX_CONV1 = 0; AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 = 0 x0; DELAY_US(ADC_usDELAY); 二、頻率檢測(cè)程序模塊 采用和電壓檢測(cè)程序模塊相似的程序結(jié)構(gòu)，利用中斷服務(wù)程序通過控制器的捕獲單元完成對(duì)與交流信號(hào)同頻率的方波信號(hào)脈沖寬度的測(cè)量，設(shè)計(jì)中對(duì)方波脈沖的上升沿進(jìn)行捕獲。eCAP模塊事件預(yù)分頻邊沿極性選擇連續(xù)/單次捕捉中斷功能ECAP1配置void InitECAP1(void)ECap1Reg.ECEINT.

10、all=0 x0000;/禁止中斷ECap1Reg.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP=0;/停止ECAP1計(jì)數(shù)器ECap1Reg.ECCTL1.bit.CAPLDEN=1;/使能捕獲裝載ECap1Reg.ECCTL1.bit.CAP1POL=0;/CAP1捕獲上升沿ECap1Reg.ECCTL1.bit.CAP2POL=0;/ CAP2捕獲上升沿ECap1Reg.ECCTL2.bit.CAP_APWM=0;/工作在CAP模式ECap1Reg.ECCTL2.bit. STOP_WRAP=1;/捕獲2次停止ECap1Reg.ECCTL2.bit. CONT_ONESHT=1;/單次模式EC

11、ap1Reg.ECCLR.all=0 xFFFF;/清除所有中斷標(biāo)志位ECap1Reg.ECEINT.bit.CTROVF=1;/使能上溢中斷ECap1Reg.ECCTL2.bit.REARM=1;/復(fù)位并啟動(dòng)Mod4計(jì)數(shù)器ECap1Reg.ECCTL2.bit. TSCRTSTOP=1;/啟動(dòng)ECAP1計(jì)數(shù)器ECAP1 GPIO端口配置void InitECAP1_Gpio(void) EALLOW; GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO5=0;/使能上拉 GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.bit.GPIO5=0; GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bi

12、t.GPIO5=3; EDIS;interrupt void ECAP1_CTROVF_Isr(void) Ecap1TsctrOverflowCnt+; ECap1Reg.ECCLR.bit. CTROVF=1;/清除溢出標(biāo)志 PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP4;/應(yīng)答PIE 中斷ECAP1計(jì)數(shù)器上溢中斷函數(shù)for( ; ; ) while(ECap1Reg.ECFLG.bit.CEVT1!=1) Tst1=ECap1Reg.CAP1; OvfCnt1= Ecap1TsctrOverflowCnt; while(ECap1Reg.ECFLG.bit.CE

13、VT2!=1) Tst2=ECap1Reg.CAP2; OvfCnt2= Ecap1TsctrOverflowCnt; Fre=150.0e6/(4294967296.0L*(OvfCnt2- OvfCnt1)+ Tst2-Tst1); Ecap1TsctrOverflowCnt=0; ECap1Reg.ECCLR. bit.CEVT1=1; ECap1Reg.ECCLR. bit.CEVT2=1; ECap1Reg.ECCTL2.bit.REARM=1;大循環(huán)三、繼電器狀態(tài)檢測(cè)程序模塊 直接利用內(nèi)部的控制器模塊采集配電控制器內(nèi)部總線繼電器的工作狀態(tài)，存入緩沖區(qū)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。e模塊 eCAN

14、模塊由CAN協(xié)議核心（CPK）和消息控制器組成，消息控制器由3部分組成： 1.存儲(chǔ)器管理單元（MMU）； 2.能夠存儲(chǔ)32個(gè)消息的郵箱RAM； 3.控制和狀態(tài)寄存器。e模塊配置 void InitECan(void) EALLOW; ECanbShadow.CANTIOC.all = ECanbRegs.CANTIOC.all; ECanbShadow.CANTIOC.bit.TXFUNC = 1;/端口 ECanbRegs.CANTIOC.all = ECanbShadow.CANTIOC.all; ECanbShadow.CANRIOC.all = ECanbRegs.CANRIOC.al

15、l; ECanbShadow.CANRIOC.bit.RXFUNC = 1; ECanbRegs.CANRIOC.all = ECanbShadow.CANRIOC.all; EDIS; ECanbRegs.CANME.all = 0;/ 屏蔽郵箱 ECanbMboxes.MBOX0.MSGID.all = 0 x1111AAA0;/配置郵箱ID、標(biāo)識(shí)符 ECanbMboxes.MBOX16.MSGID.all = 0 x1111AAA0; ECanbRegs.CANMD.all = 0 x00010000;/0發(fā)送, 16接收 ECanbRegs.CANME.all = 0 x0001000

16、1;/激活郵箱 ECanbMboxes.MBOX0.MSGCTRL.bit.DLC = 8;/8字節(jié)數(shù)據(jù) ECanbMboxes.MBOX0.MSGCTRL.bit.RTR = 0;/無遠(yuǎn)程幀 ECanbMboxes.MBOX0.MDL.all = DATE1; ECanbMboxes.MBOX0.MDH.all = DATE2; EALLOW; ECanbShadow.CANMC.all = ECanbRegs.CANMC.all; ECanbShadow.CANMC.bit.CCR = 1;/請(qǐng)求操作寄存器 ECanbRegs.CANMC.all = ECanbShadow.CANMC.a

17、ll; EDIS; do ECanbShadow.CANES.all = ECanbRegs.CANES.all; while(ECanbShadow.CANES.bit.CCE != 1 ); /等待允許 EALLOW; ECanbShadow.CANBTC.all = ECanbRegs.CANBTC.all; ECanbShadow.CANBTC.bit.BRPREG = 9; /TQ ECanbShadow.CANBTC.bit.TSEG2REG = 5 ; /位速率 ECanbShadow.CANBTC.bit.TSEG1REG = 7; ECanbRegs.CANBTC.all =

18、 ECanbShadow.CANBTC.all; ECanbShadow.CANMC.all = ECanbRegs.CANMC.all; ECanbShadow.CANMC.bit.CCR = 0; /操作寄存器結(jié)束 ECanbRegs.CANMC.all = ECanbShadow.CANMC.all; EDIS; do ECanbShadow.CANES.all = ECanbRegs.CANES.all; while(ECanbShadow.CANES.bit.CCE != 0 );/等待禁止 EALLOW; ECanbShadow.CANMC.all = ECanbRegs.CANMC.all; ECanbShadow.CANMC.bit.STM = 0; / 常規(guī)發(fā)送模式 ECanbShadow.CANMC.bit.SCB = 1; / 常規(guī)模式（32個(gè)郵箱） ECanbRegs.CANMC.all = ECanbShadow.CA