基于ARM Cortex-M3和DSP的逆變電源設計

圖2 DSP 控制模塊框圖

2. 2 人機交互全局控制模塊

人機交互控制模塊是此IPS 設計中最為復雜的數(shù)字化管理模塊，它不僅監(jiān)測和管理逆變系統(tǒng)的運作， 還要保證IPS 控制器與外界的通信。設計中要求人機交互模塊能處理復雜的任務調度和很強的突發(fā)訪問（中斷） 處理， 這就必須有較高運行速度； 模塊內部還要有豐富的擴展接口提供IPS 與外部即時通信； 具備優(yōu)越的總線控制和訪問機制等。綜合考慮上述需求，設計中選擇了意法半導體（ ST ） 公司推出的最新32 位單片機STM32F103ZET6 （以下簡稱ST M32） 。ST M32 是基于ARM7 Co rtexM3 內核架構的高速高性能嵌入式控制芯片， 擁有72 MHz 內核工作頻率和1. 25 DMIPS/ MHz的指令流水處理速度； 先進的總線結構和多達16 級的帶DMA 功能搶占中斷機制（ NIVC） [ 10] 。如圖3 所示， 設計中ST M32 通過SCI 接口及1 根中斷請求/ 接收線與DSP 2808 進行通信； 利用片上擴展的其中2 個SCI 口分別作為RS 232 和RS 485通信協(xié)議口； CAN 總線接口和U SB 總線通過共享數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和中斷向量入口與外界互聯(lián)通信；通過STM32 的26 位地址總線和16 數(shù)據(jù)總線擴展外掛256 KB SRAM 和4 MB N OR FLASH, 以及8 位數(shù)據(jù)口的LCM 模塊RA8806 以及用于SNMP 的16 位并行數(shù)據(jù)的以太網芯片W5100; 啟用ST M32 的SDIO 總線以啟用用戶插入SD 卡存儲查詢IPS 狀態(tài)數(shù)據(jù)功能； 啟用現(xiàn)場環(huán)境下獨立時鐘看門狗電路和STM32 特有的窗口看門狗； 啟用內部芯片溫度傳感器采樣監(jiān)控， RC時鐘源以及外部喚醒功能；通過通用引腳接入DS18B20 溫度傳感器對環(huán)境溫度的采樣， 預留I2 C 方式E2PROM 和SPI 方式的DA TA FLASH 接口為產品后續(xù)升級開發(fā)做準備。

圖3 STM32 模塊組成框圖

通信接口電路設計如圖4 和圖5 所示。

圖4IPS 與外間通信接口電路圖

圖5STM32 通信接口定義

3 控制系統(tǒng)的軟件架構

控制模塊中的程序語言為ANSI 標準C 語言， 程序結構、變量命名和注釋都遵循國際通用標準， 容易理解， 也便于移植或擴展， 如圖6 和圖7 所示。