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80C196KC-ADMC401接口电路设计及其应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

实现与CPU之间的数据传输。从硬件的角度来看,该芯片不占用任何数据总线,连接简单且节约大量系统资源。
  
  1.3ADMC401部分设计
  
  ADMC401芯片是一个基于单片DSP的控制器,适合工业应用领域中高性能控制。该芯片集成了一个26MIPS(13MHz晶振)定点内核ADSP-2171,单条指令执行时间为38.5ns,其编码与ADSP-21xxDSP系列完全兼容。内核具有一套完备的外围控制接口,以便在高度集成环境中快速实现对元器件的控制;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MAC和一个桶式移位器。内核还增加了位操作、平方、四舍五入和全局中断屏蔽等指令。除此之外,ADMC401芯片包括两个灵活的双缓冲器、双向的同步串行口。图3为ADMC401的功能框图。ADMC401芯片提供2K×24位的内部程序存储器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、1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)、1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)、1个灵活的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、1个双通道事件捕获系统、1个16位看门狗定时器、2个16位内部定时器等。
  
  图3单片数字信号处理器ADMC401功能框图
  
  PSD3XX芯片内部同样提供了许多应用系统需要的全部元件和外围。对于8051、80196和68HC11等微控制器来说与PSD相配合是极为有用的。ADMC401与它结合同样非常有效。考虑到ADMC401内部程序的长度以及接口并不象80196控制器那么多(80196需要完成人机界面实现、信号传送、外围器件接口等),所以采用PSD311(现有价格最低的3系列产品)。ADMC401芯片的引导程序装载可以通过两个引脚MMAP和BMODE的各种不同状态产生。如果引脚MMAP和BMODE电位都为0,那么ADMC401芯片工作在所谓的EPROM引导程序模式,其中被称为“引导存储器”的专用外部存储空间将允许芯片和字节宽度的EPROM相连,并在上电时通过存储器接口从外部装载程序;如果引脚MMAP和BMODE设置为其它电位将会产生不同的引导模式;另外,401芯片有一个专门的低电平有效信号——引导存储器选择BMS(BootMemorySelect)简化了引导存储器的接口。以上这些功能极大地方便了ADMC401与PSD接口。图4为ADMC401与PSD311的接口电路图(图中还包括了一些其它外围)。ADMC401与PSD311的连接几乎和它与标准的EPROM连接一样简单。由于总线的通路布在ADMC401内部,PSD311的8根数据线并不与ADMC401的D7~D0相连,而是与D15~D8C相连。还要注意,地址的最高位由ADMC401的D22线提供(在ADMC401中没有A14地址线)。BMS信号充当EPROM的片选并与PSD311的A19输入相连接。A19在PSD的程序里将被定义为芯片使能信号。ADMC401生成低有效读和写选通脉冲,它们与PSD311的RD和WR输入相连。这些选通脉冲在传输中用来选通PSD311的EPROM和RAM。ADMC401有2K×24位的内部程序存储空间。在采用EPROM引导程序模式时(MMAP=0,BMODE=0),外部程序通过ADMC401内部的定序器按照24位命令格式一次性全部下载到其内部程序存储空间。当然应用程序可能大于ADMC401内部程序存储空间,不过程序如果执行到后面的代码,ADMC401会自动重新引导。引导程序存储器由八页组成,每页8K字节长。一页中除了第一个字节外每隔三个字节是一个空字节,第一个字节是该页的长度,在两个相邻空字节中每组三个字节包含一个要装入DSP内部程序存储器的24位指令。也就是说2K×24位的内部程序存储空间需要8K×8位的外部存储空间。在ADMC401的开发工具中有一个程序存储器PROM分配器实用程序“SPL21.exe”。它为用户程序计算正确的页长度,并且根据适当的协议为用户程序的字节排序,极大地方便了程序代码的生成。这些生成的代码可以直接写入PSD311。
  
  图4ADMC401-PSD311接口电路图
  
  280C196KC—ADMC401两片系统在SVG装置中的应用
  
  SVG(StaticVarGenerator)——静止无功发生器也被称为STATCOM(StaticSynchronousCompensator),是灵活交流输电系统FACTS(FlexibleACTransmissionSystem)技术中一个重要的基础部件。虽然SVG装置的成本要高一些,但其灵活的动态调节特性、优越的补偿效果以及更小的设备体积都是其他无功补偿装置不能比拟的。很多文献资料对SVG装置的原理和研制都有介绍。图5为两片系统的SVG装置结构图。
  
  系统共分为三个主要部分。第一部分是由80C196KC—ADMC401两片系统构成的检测控制部分。80196主要负责人机界面的完成以及向上位机发送信号等功能。ADMC401的高速流水线式的8路A/D采样端口也为电压电流的快速采集提供了保证,同时ADMC401还要完成数字滤波计算、无功计算、PWM控制信号的产生发送等功能。第二部分是由IGBT模块构成的逆变电路。SVG装置的关键部件就是它的逆变桥路部分,而ADMC401集成的专用6路PWM波发生器正好提供了灵活的控制方法。此外,逆变电路部分采用富士电机最新推出的R系列IGBT-IPM模块7MBP100RA-120。它将过去的IGBT单元、驱动电路、保护电路等结合在一个模块

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