可编程电子设备控制硬件开发板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路领域，具体地，涉及一种可编程电子设备控制硬件开发板。
【背景技术】
[0002]近年来，电力电子技术飞速发展，电力电子控制装置也广泛应用于各种领域。例如:不停电电源、开关电源、机车辅助电源、蓄电池充电放电、电子模拟负载、电力机车、电传动内燃机车等。此外，在有些国家，例如丹麦、德国、美国等，电力电子控制并网逆变器已经逐步应用于太阳能发电以及风能发电装置与电力系统的连接。现有的硬件测试方法和测试设备在对大规模，高度数字号信息化的电力电子设备测量时，已经不能满足需求，造成测试时间延长,测试成本高企。
【发明内容】
[0003]为了与电力电子技术的迅速发展同步，同时提高电力电子硬件开发的模块化，缩短硬件开发的时间，本发明公开了一种可编程电子设备控制硬件开发板。
[0004]本发明所述可编程电子设备控制硬件开发板，包括通过数据总线连接的数字信号处理器和可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件连接的数据输入端口和数据输出端口，还包括与数字信号处理器连接的脉宽调制模块、模数转换模块、实时时钟模块、定时器模块、异步串行通信模块、存储器模块。
[0005]具体的，所述数字信号处理器为DSP56F803，所述可编程逻辑器件为XC95XL144。
[0006]具体的，所述脉宽调制模块为DSP56800。
[0007]具体的，所述异步串行通信模块采用RS485通信接口。
[0008]具体的，所述实时时钟模块为X1226。
[0009]具体的，还包括与数字信号处理器连接的电源电压监测模块，所述电源电压监测模块为 MAX706RESA。
[0010]具体的，所述存储器模块为FM24CL64。
[0011]本发明所述可编程电子设备控制硬件开发板，有可编程性强和应用灵活的特点，可以极大的降低系统开发成本和缩短开发周期。
【附图说明】
[0012]图1是本发明一种【具体实施方式】示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0014]本发明所述可编程电子设备控制硬件开发板，包括通过数据总线连接的数字信号处理器和可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件连接的数据输入端口和数据输出端口，还包括与数字信号处理器连接的脉宽调制模块、模数转换模块、实时时钟模块、定时器模块、异步串行通信模块、存储器模块。
[0015]如图1所示的实施例中，采用DSP56800系列数字信号处理器中的DSP56F803。DSP56800系列采用哈佛结构，将程序空间和地址空间分开编址，这样在处理数据空间运算与数据传输的同时可以并行的从程序空间读取下一条指令，提高处理速度。DSP56800系列数字信号处理器具有丰富的I/O 口和多种外围设备。DSP芯片上集成了通用输入输出模块GP10、异步串行通信模块SC1、脉宽调制模块PWM、模数转换模块ADC、同步串行通信模块SS1、控制局域网模块CAN2.0Α/Β、定时器模块HMER等多种外设模块，实现完全的单片化。
[0016]XC95XL144是Xilinx公司推出的一款高性能低电压的可编程逻辑器件，它共有100个引脚，内部集成了 3200个典型可用门，有144个逻辑单元，74个可用I/O 口，可单独配置为输入、输出及双向工作方式，3个全局时钟及3个全局使能端和I个全局清除端，它支持3.3V和2.5V电压工作，其传输延时仅为5 ns。同时，XC95XL144支持在线编程，程序通过JTAG接口下载，使用简单方便。
[0017]脉宽调制模块PffM模块主要用于电力电子变流器开关器件的控制以及各种电机控制。模块有六路输出通道，它们可以根据需求在软件中被配置成3对互补对；2对互补对和2路独立通道；1对互补对和4路独立通道；6路独立通道。在互补操作方式下，允许可编程死区时间的插入，以防止上下桥臂的贯穿短路。PWM的频率和占空比连续可调，通过电流传感器的输出波形扭曲校正和独立得顶、底输出引脚极性控制，可以实现无级变频。
[0018]模数转换模块ADC可以用于采样各种电流、电压、转速等信号。ADC包括8路输入通道和两个独立的采样保持电路，转换精度为12位。转换过程可以被同步信号触发，也可以被控制寄存器的START位写操作触发。输入模式可以分为单边输入和差分输入。
[0019]串行通信模块SCI是全双工异步通讯接口，使用标准不归零NRZ数据格式，可编程选择8位或9位数据格式，功能独立的SCI发送器和接收器以及中断请求。虽然大多数PC机都采用RS-232接口，但是它的传输距离只有50英尺左右，通用板采用RS-485差分通信，提高抗干扰能力，最大传输距离可以达到4000英尺以上，适用于远程监控。这样PC机或其它DSP板就可以通过隔离的485与通用板进行通信了。
[0020]定时器模块HMER主要功能:定时触发一定的事件；记录两个外部事件之间所经历的内部时钟周期数，也就是得到外部事件的时间周期。因此接口可用于各种信号的过零点检测，用于并网运行的各种装置时，可以检测电网的过零点和周期。
[0021]由于电力电子一般只需要故障数据，本发明就没有通过总线外扩存储器，只通过两个通用输入/输出口扩展了 64K铁电非易失性存储器FM24CL64。FM24CL64是8192x8bit的结构，允许连续读写和随机读写，读写没有延迟，高可靠性的铁电物质，存储时间长到45年。本发明还扩展了实时时钟X1226，这样在记录故障数据的同时记录故障发生的时间，以便分析故障时使用。X1226带有两个报警器和512字节的电可擦除只读寄存器，内部集成晶振补偿电路和电池后备，编程可以控制PHZ/IRQ引脚输出报警信号或与时钟频率相关的三种不同频率的信号。
[0022]为了防止电源低电压，本发明采用了电源电压监测芯片MAX706RESA，它检测电路在上电和电源电压低时都发出复位信号使整个系统复位，同时还具有看门狗定时器功能，在1.6s内DSP的WDI引脚电平不翻转，就会给DSP发一个可靠复位信号，增强了抗干扰能力。
本发明在安排XC95XL144引脚时遵循的主要原则是电气特性相似的同一组输入输出口尽量放在同一个宏单元，排列顺序根据布线方便为原则。通用板DSP56F803与XC95XL144的接口包括:数据选择线DS、低位数据线D0-D7、低位地址线A0-A3以及A6作为XC95XL144的复位控制端、六路PWM输出信号以及三路出错保护弓I脚PffMFAULTAO- PWMFAULTA2、外中断IRQA和IRQB。这里只介绍一下XC95XL144的通用功能，其它具体的功能要根据具体的电力电子应用需求来修改VHDL语言程序。DSP56F803的地址线A6模式设置为通用输入输出口，作为XC95XL144的复位控制RESET，当RESET置低时，XC95XL144复位，输出口置为低电平(高电平有效)。DSP56F803的六路PffM输出作为XC95XL144的输入与它连接，对应有六个输出口，可对它们进行一定的逻辑操作后输出，这样可应用于更广泛的控制场合。电力电子主电路部分的过压、过流信号输入到CPLD，经过一定的逻辑，触发DSP外中断IRQA、IRQB或PffM出错保护引脚PffMFAULT来实现保护功能。DSP56F803的数据选择线DS连在XC95XL144，与低位地址线配合，控制4组每组8路输入输出口的读写操作。在使用输入输出口时一般都确定了具体是输入还是输出，因此本发明设计时为提高稳定性，确定其中两组输入口和两组输出口。
[0023]如上所述，可较好的实现本发明。
【主权项】
1.可编程电子设备控制硬件开发板，其特征在于，包括通过数据总线连接的数字信号处理器和可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件连接的数据输入端口和数据输出端口，还包括与数字信号处理器连接的脉宽调制模块、模数转换模块、实时时钟模块、定时器模块、异步串行通信模块、存储器模块。2.根据权利要求1所述的可编程电子设备控制硬件开发板，其特征在于，所述数字信号处理器为DSP56F803，所述可编程逻辑器件为XC95XL144。3.根据权利要求1所述的可编程电子设备控制硬件开发板，其特征在于，所述脉宽调制模块为DSP56800。4.根据权利要求1所述的可编程电子设备控制硬件开发板，其特征在于，所述异步串行通信模块采用RS485通信接口。5.根据权利要求1所述的可编程电子设备控制硬件开发板，其特征在于，所述实时时钟模块为X1226。6.根据权利要求1所述的可编程电子设备控制硬件开发板，其特征在于，还包括与数字信号处理器连接的电源电压监测模块，所述电源电压监测模块为MAX706RESA。7.根据权利要求1所述的可编程电子设备控制硬件开发板，其特征在于，所述存储器模块为FM24CL64。
【专利摘要】可编程电子设备控制硬件开发板，其特征在于，包括通过数据总线连接的数字信号处理器和可编程逻辑器件，与可编程逻辑器件连接的数据输入端口和数据输出端口，还包括与数字信号处理器连接的脉宽调制模块、模数转换模块、实时时钟模块、定时器模块、异步串行通信模块、存储器模块。本发明所述可编程电子设备控制硬件开发板，有可编程性强和应用灵活的特点，可以极大的降低系统开发成本和缩短开发周期。
【IPC分类】G06F9/44
【公开号】CN105573729
【申请号】CN201410541206
【发明人】张从辉
【申请人】张从辉
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月14日