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基于PSD3XX与ADMC401接口设计的无功发生器系统

2014-06-22 01:01 摘要：文章介绍了PSD3XX系列芯片的基本功能和ADMC401芯片的功能特点，结合硬件电路图详细分析了两者的接口设计，并对其软件环境和需要注意的问题进行了说明，最后以静止无功发生器为例，介绍了ADMC401 PSD311两片系统的应用方法，同时给出了系统的硬件结构图。

随着微机控制技术的广泛应用以及控制系统复杂性和实时性要求的不断提高，很多控制系统都对高速、多功能、大容量控制器的被控对象提出了各种要求控制。尤其是在工业应用领域中，系统需要快速地完成大量数据的采集和处理以及控制信号的接收和发送等诸多功能，这样，一般的单片机系统很难满足要求。因此，如何设计一个实用、经济、合理的高性能控制系统已成为设计的关键。

１　ＰＳＤ芯片说明

对于一个单片机系统，如果采用常规的ＲＡＭ、ＲＯＭ和逻辑器件分离的系统连接方式，必定会使整个控制电路过于庞杂，从而给设计和调试带来很大的困难，同时也会降低系统的稳定性。而美国ＷＳＩ公司生产的可编程外围逻辑器件ＰＳＤ系列芯片内集成有ＥＰＲＯＭ、ＳＲＡＭ和ＰＬＤ阵列等部件，它将单片机所需的多个外围芯片集成在一个芯片内，从而大大地简化了硬件电路的设计，减少了印制电路板的面积，缩短了开发周期。图１是ＰＳＤ３系列器件的组成结构。

从图中可以看到ＰＳＤ３ＸＸ内部有２５６ｋ位到１Ｍ位不等的ＥＰＲＯＭ，它们被均匀地分为８个相同大小的区，每个区都有相应的选择信号，通过ＰＳＤ中ＰＬＤ译码部分可产生相应的选择信号。还有一些主要的功能部件，如多个单独可配置Ｉ／Ｏ端口、两个可编程阵列（ＰＡＤ Ａ和ＰＡＤ Ｂ）、１６ｋ位静态ＲＡＭ等。对于较大的系统，还可以通过水平级联（以增加总线宽度为特点）或垂直级联（以增加子系统深度为特点）等方式并配置多个ＰＳＤ３ＸＸ来完成。ＰＳＤ３ＸＸ可以和多路复用或非多路复用总线的１６位微控制器接口。并支持多种ＭＣＵ，例如Ｉｎｔｅｌ的８０１９６、８０３８６ＥＸ，Ｍｏｔｏｒｏｌａ的６８ＨＣ１６、６８３ＸＸ，Ｐｈｉｌｉｐｓ的８０Ｃ５１ＸＡ以及ＡＤ公司的ＡＤＳＰ２１０５等。如此大的储存空间和功能单元极大地方便了单片机的嵌入式设计，同时地为用户提供了更为简单灵活的解决方案。图２是常规的单片机系统和由ＰＳＤ组成的系统进行硬件结构比较的示意图，可见运用ＰＳＤ后，系统结构得到极大简化。

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图2 常规单片机系统和由PSD组成的两片系统比较图

２　ＡＤＭＣ４０１芯片说明

对于系统设计者来说，数字信号处理（ＤＳＰ）的普遍使用正在成为一股潮流。ＡＤＭＣ４０１煟堡牑煟菠犘酒即是一个基于单片ＤＳＰ的控制器，适合工业应用领域中的高性能控制。该芯片集成了一个２６ＭＩＰＳ定点内核ＡＤＳＰ－２１７１，其编码与ＡＤＳＰ－２１ｘｘ ＤＳＰ 系列完全兼容。该内核具有一套完备的外围控制接口，可以在高度集成环境中快速实现对元器件的控制。另外，它还包含三个计算单元、两个数据地址发生器和一个程序定序器，其中计算单元包含一个算术逻辑单元ＡＬＵ、一个乘法／累加器煟停粒茫牶鸵桓鐾笆揭莆黄鳎而内核也增加了位操作、平方、四舍五入和全局中断屏蔽等指令。除此之外，ＡＤＭＣ４０１芯片还包括两个灵活的双缓冲器以及双向同步串行口。图３为ＡＤＭＣ４０１的功能框图。从图中可以看到：该芯片提供有２ｋ×２４位的内部程序储存器ＲＡＭ、２ｋ×２４位的内部程序存储器ＲＯＭ、１ｋ×１６位的内部数据存储器ＲＡＭ、一个高性能８通道１２位模数转换ＡＤＣ系统（它能经过４对输入实现双通道同时采样）、一个三相１６位中心对称的ＰＷＭ发生器（能以最小开销产生高精度的ＰＷＭ信号）、一个增量编码器接口单元、２个可调频的辅助ＰＷＭ输出、１２条Ｉ／Ｏ数字信号线、一个双通道事件捕获系统一个１６位看门狗定时器和２个１６位内部定时器等。