專利名稱：Dsp控制板的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于變流器控制技術領域，特別是提供了一種DSP控制板，適用于電機控制、風力發(fā)電等新能源并網(wǎng)領域變流器控制系統(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：
目前，DSP具有高速處理復雜的計算能力、通用性和靈活性等特點，DSP在面向數(shù)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(tǒng)的DSP控制板一般是使用單塊DSP (Digital Signal Processing，數(shù)字信號處理)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。在通常實驗使用時，會出現(xiàn)控制芯片在使用過程中燒壞或者更新等問題。(I)當控制芯片燒壞時，本來只需要對控制芯片進行更換，而控制板上控制芯片的外圍接口電路不需要變動情況時，但是由于控制芯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，或者控制芯片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，還需要對控制板的結(jié)構和連線進行重新調(diào)整。以上兩種常見情況都需要對控制板更換。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、重復設計、開發(fā)周期長等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實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、重復設計、開發(fā)周期長、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。實現(xiàn)了兼容，并且滿足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(xiàn)風電等新能源領域的復雜算法控制。該控制板能兼容TI公司的C2000系列TMS320F28x的控制芯片，并以TMS320F28x中使用相對比較多的定點型芯片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(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)板可以單獨和底板相連。即底板能同時兼容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控制芯片相連。復位電路為控制芯片提供復位信號。外擴RAM、外擴Flash分別為DSP控制芯片擴展程序代碼和編譯代碼存儲空間，外擴RAM采用IS6ILV51216芯片，外擴Flash采用的是SST39VF800芯片。外擴引腳接口所外擴TMS320F2812控制芯片的引腳包括地址總線、數(shù)據(jù)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(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)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(jié)構完全相同。對比DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板兩者的外擴引腳，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(shù)引腳不兼容。將DSP2812和DSP28335最小系統(tǒng)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，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，例如:地址總線A[0..18]，數(shù)據(jù)總線D[0..15]等外擴引腳。還有少數(shù)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(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)外擴引腳的分類，可以將DSP2812最小系統(tǒng)板的外擴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(qū)域和差異性引腳區(qū)域，相應的，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 口與外圍電路進行連接。由于FPGA具有硬件可編程的特點，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，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(jù)不同控制的需要可以更換不同的DSP最小系統(tǒng)。本實用新型與現(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控制板重新設計的問題，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)構俯視圖。圖4為控制板結(jié)構正視圖。圖5為擴展引腳區(qū)域劃分示意圖。[0020]圖6為底板連接原理示意圖。
具體實施方式
本實用新型包括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)板可以單獨和底板相連。即底板能同時兼容DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板。1、具體實施方案闡述:本實用新型的目的在于提出一種兼容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的控制芯片，并以TMS320F28x中使用相對比較多的定點型芯片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(jié)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(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芯片、插槽、外圍電路。下面結(jié)構和原理上對控制板的兼容性進行說明(I)從結(jié)構上圖3和圖4為控制板結(jié)構示意圖，(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。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)板底部有兩個插針式的外擴引腳接口，插在下層底板的插槽上。這種結(jié)構可以方便地對上層的最小系統(tǒng)板進行更換，結(jié)構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芯片的IO 口，再通過FPGA芯片的IO 口引至外圍電路，只需要對FPGA芯片進行硬件編程，使得外擴引腳接口中差異性的引腳，重復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(jù)上述相同性和差異性的定義，對DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板外擴引腳分類，再根據(jù)分類將外擴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，擴展引腳接口為兩個插針式接口，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。在設計DSP3812和DSP28335最小系統(tǒng)板時，對外擴引腳進行合理的走線布置，可以將最小系統(tǒng)板的外擴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(qū)域和差異性的引腳區(qū)域。圖6為底板連接原理示意圖，下面對圖6進行說明。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芯片的IO 口，然后再經(jīng)過FPGA芯片的IO 口與外圍電路進行連接。通過對FPGA芯片進行硬件編程，可以使得最小系統(tǒng)板外擴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)板單獨和底板相連； DSP2812最小系統(tǒng)板包括TMS320F2812控制芯片、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控制芯片相連； DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)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(jié)構完全相同；對比DSP2812最小系統(tǒng)板和DSP28335最小系統(tǒng)板兩者的外擴引腳，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(qū)域和差異性引腳區(qū)域，相應的，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 口與外圍電路進行連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的DSP控制板，其特征在于，外擴RAM采用IS6ILV51216芯片，外擴Flash采用的是SST39VF800芯片；外擴引腳接口所外擴TMS320F2812控制芯片的引腳包括地址總線、數(shù) 據(jù)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(jù)權利要求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，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，屬于變流器控制技術領域。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)板可以單獨和底板相連。DSP2812最小系統(tǒng)板包括TMS320F2812控制芯片、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控制芯片相連。復位電路為控制芯片提供復位信號。外擴RAM、外擴Flash分別為DSP控制芯片擴展程序代碼和編譯代碼存儲空間，外擴RAM采用IS6ILV51216芯片，外擴Flash采用的是SST39VF800芯片。優(yōu)點在于，實現(xiàn)了兼容，滿足DSP自身功能最大化，實現(xiàn)風電等新能源領域的復雜算法控制。
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(yōu)先權日2013年3月14日
發(fā)明者王小明, 劉其輝, 李志艷 申請人:華北電力大學