基于雙cpu系統(tǒng)在微電機(jī)測(cè)試中的應(yīng)用
宋弘，胡蓮君
（四川理工學(xué)院自動(dòng)化與電子信息學(xué)院，自貢643000）
摘要：文章設(shè)計(jì)的微電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)，采用了數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)+單片機(jī)( mcu)的雙cpu系統(tǒng)，并由雙口ram來(lái)構(gòu)成雙機(jī)系統(tǒng)方案，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)均采用模塊化設(shè)計(jì)思想，便于功能的移植和實(shí)施。整個(gè)設(shè)計(jì)顯著提高了微電機(jī)測(cè)試的測(cè)量精度和處理速度。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器；單片機(jī)；微電機(jī)測(cè)試；雙口ram
中圖分類號(hào)：tm38 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2010)03-0086-03
0引 言
在各種自動(dòng)控制的機(jī)械設(shè)計(jì)中越來(lái)越多地采用微電機(jī)，在微電機(jī)的生產(chǎn)、運(yùn)行和研發(fā)過(guò)程中，需要對(duì)電機(jī)的性能、參數(shù)等進(jìn)行必要的測(cè)試，以檢驗(yàn)電機(jī)是否滿足有關(guān)技術(shù)要求，或?qū)で蟾倪M(jìn)設(shè)計(jì)工藝的途徑和方法。本文利用數(shù)字信號(hào)處理器( dsp)****運(yùn)算能力，以及單片機(jī)(mcu)善于控制的特點(diǎn)，構(gòu)造了“dsp+ mcu”的雙cpu系統(tǒng)，將其應(yīng)用到微電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中取得了很好的教果。
1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.1測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方式，采用不同功能模塊進(jìn)行相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)。本文選用數(shù)字信號(hào)處理器( dsp)作為核心芯片，并對(duì)dsp外部進(jìn)行接口的擴(kuò)展。對(duì)于一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，大都采用dsp總線進(jìn)行接口擴(kuò)展方案，但這需要多個(gè)接口芯片，很難實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的小型化。綜合考慮系統(tǒng)的性能、小型化、可靠等因素【2,3】，本文采用了dsp+ mcu的雙cpu設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)硬件如圖l所示。
本測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種傳感器信號(hào)的采集及對(duì)被控元件的控制。信號(hào)的采集主要是指電機(jī)電流、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩信號(hào)的采集，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)離合器的控制、電機(jī)通斷電的控制、制動(dòng)電源的控制。系統(tǒng)采集的信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)整電路，一方面由顯示表顯示，另一方面，經(jīng)過(guò)濾波、a/d轉(zhuǎn)換等送入mcu。
dsp選用tms320c5416．mcu選用c8051f021，由于該芯片內(nèi)部flash達(dá)到64k，可以將dsp的程序存儲(chǔ)到mcu中，dsp通過(guò)hpi口進(jìn)行程序加載，這樣，可以省去dsp外部擴(kuò)展flash[4]。
1.2信號(hào)的采集
(1)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集
轉(zhuǎn)速的測(cè)量采用增量式光電式編碼器zkt-50，輸出的信號(hào)為頻率信號(hào)，為了提高計(jì)算速度，需進(jìn)行f/v轉(zhuǎn)換，把測(cè)得的頻率信號(hào)變成電壓信號(hào)。本文采用lm331芯片構(gòu)成頻率一電壓轉(zhuǎn)換電路。
(2)電流信號(hào)的采集
選用測(cè)量范圍在o~25 a的霍爾電流傳感器，其輸出信號(hào)為電壓信號(hào)，且信號(hào)范圍在0—5 v范圍內(nèi)，所以只需將信號(hào)接電壓跟隨器，增加電路的帶負(fù)載能力。
(3)扭力信號(hào)的采集
壓力傳感器輸出的信號(hào)為微弱的電壓信號(hào)，信號(hào)中存在干擾，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，并與a/d轉(zhuǎn)換器相匹配，并濾出高頻雜波。在設(shè)計(jì)中如果只采用一級(jí)放大，在調(diào)試和調(diào)零的時(shí)候電位器略微變動(dòng)，就會(huì)引起電壓的很大變化，為此需要做兩級(jí)放大電路，以提高調(diào)試及調(diào)零的電路靈敏度。第一級(jí)放大電路選用儀表放大器ad620，它由三個(gè)運(yùn)算放大器組成；第二級(jí)放大電路采用高精度集成運(yùn)算放大器op07所組成的反向比例放大電路，由于電路中存在負(fù)反饋，提高了電路的工作穩(wěn)定性，減小了偏置電流的影晌。
(4)振動(dòng)信號(hào)的采集
振動(dòng)傳感器選用sd14 n14型內(nèi)裝電路加速度傳感器，其控制電路則選用帶有雙積分功能的sd14t02型信號(hào)調(diào)理器，將調(diào)理器的輸出信號(hào)通過(guò)設(shè)計(jì)的軟件，分析出振動(dòng)的加速度、速度和位移量。
1 3通信部分的設(shè)計(jì)
為了解決mcu與dsp之間的通信問(wèn)題，本系統(tǒng)采用了高性能雙口ram( cy7c133)來(lái)構(gòu)成雙機(jī)通信的方案。與串行通信相比，采用雙口ram不僅數(shù)據(jù)傳輸速度高，而且抗干擾性能好。
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