引言
電力電子裝置在調試和研發的過程中，需要經常性地改動相關的控制參數，同時需要實時監測裝置運行過程中的各關鍵點處的電量波形。現在的電力電子裝置，其控制板的主控芯片通常采用 DSP（數字信號處理器），由于其硬件條件的限制，進行控制參數（如 PID的各控制系數）的修改時，往往需要不斷地更改和燒寫程序，很難實時地在線進行參數修改，同時也很難向裝置發送復雜的控制指令；另外，現在裝置的調試過程中，在需要監測相關點處的電量波形時，往往采用多通道隔離示波器進行。這一方面大大增加了裝置的研發成本，同時由于示波器的通道數有限，不能隨時增加和變更所監測的波形點，另外示波器的探頭受到電磁兼容性的制約，長度有限，調試時使用起來也造成了很多不便。
筆者所在的課題組承擔了 100%低地板輕軌車的研制任務，在裝置的開發過程中，由于前述的原因，需要開發一款用于參數設定、裝置控制和實現模擬波形輸出的通用控制器。該控制器利用裝置所支持的通訊協議向裝置發送命令以及進行參數的在線修改，同時實時查看裝置的工況，接收裝置發送的數字量和數字化的模擬量等運行數據。此外，控制器具有多路 DA輸出,在 DA輸出端接上示波器就可以通過按鍵選擇查看遠程裝置上模擬量的基本情況，以實現示波器的遠距離電量監測。控制器可以靈活更改各 DA通道所對應的電量，大大增加了示波器采樣通道的利用率。在通訊協議上，控制器支持 RS232、RS485、CAN總線和以太網協議以最大限度地滿足不同裝置的通訊需求。同時，控制器對于相關裝置所發送過來的數字量參數，可以使用液晶進行實時顯示。對于數字化的模擬量參數，控制器一方面可以實時計算出其平均值、繞行電感器有效值等特征量使用液晶單元進行顯示，另一方面可通過 8路 DA轉換器進行轉換后輸出到示波器的采樣通道進行顯示。控制器的液晶單元在顯示數據時，可以自動根據該數據的大小決定其小數部分的位數，以始終保留 4位有效數字。所有相關的參數設置和接收到的數據，控制器均可以儲存到鐵電存儲器中，掉電后數據不丟失，方便下次繼續使用。
2 控制器的硬件組成及功能
通用控制器系統硬件組成如圖 1所示。
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其中，控制器的 CPU單元采用 TMS320C28X系列中的 DSP2812，它具有串行外圍接口（SPI）、兩個串行通信接口（ SCIs）、改進的局域網絡（磁心電感器 eCAN）、多通道緩沖串行接口（McBSP）。DSP2812主頻高，能夠滿足通用控制器的通訊速率，同時可以很好地支持通用控制器所需要的 RS232、RS485、CAN總線、以太網、 DA轉換等外圍設備，降低了系統的開發難度。
系統中的液晶顯示單元采用 LCM128645ZK型中文液晶顯示模塊。該模塊電源操作范圍寬（2.7V to 5.5V），其低功耗設計可滿足產品的省電要求；同時，模塊與微控器的接口界面靈活（三種模式：并行 8 位/4位，串行 3 線/2線），可實現漢字、 ASCII 碼、點陣圖形的同屏顯示, 支持所有的主流液晶操作指令，預留多種控制線（復位/串并選擇/亮度調整）供用戶靈活使用。DSP2812使用通用 I/O口與 LCM128645ZK進行通訊，發送相關的控制指令和數據控制其執行相應的操作。
控制器所包括的功能鍵，包括頁面和菜單項的向上/向下移動、參數數據的增加/減少、當前參數的修改 /確認、系統各項功能的選擇等。按鍵采取行列掃描方式進行排列。在掃描按鍵時，先進行行掃描，再進行列掃描。通過行列掃描塑封電感的結構共同判定當前是哪個按鍵被按下。同時，通過軟件實現了按鍵消抖，提高了操作的準確性和可靠性。按鍵與 DSP2812的 I/O接口相連，最大可擴展為 16個（4*4）按鍵陣列，以滿足各項操作的要求。
D/A轉換選擇了 12位 8路的 DA芯片 AD5328，其 DAC更新速率為 167ksps，DAC設置時間為 6μs，DAC形式為電壓型。DA轉換器通過 DSP2812的 SPI總線進行數據交互，并用 DSP的 2個 I/O接口與之相連作為控制信號。
RS232通訊模塊使用 MAX232作為總線的接口芯片，與 DSP的 SCI接口相連。 RS232主要用于控制器與 PC機之間的通訊及實現 DSP程序的遠程燒寫。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠