MIKROMODUŁY μdlh Z KONTROLERAMI DSP

Podobne dokumenty
NOWE ROZWIĄZANIA I APLIKACJE MIKROMODUŁÓW Z KONTROLERAMI DSP

STM32Butterfly2. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F107

Doświadczenia z tworzenia systemu pomiarowo-sterującego z procesorami rodziny C2000. Leszek Dębowski Instytut Elektrotechniki Oddział w Gdańsku

Wykład 4. Przegląd mikrokontrolerów 16-bit: - PIC24 - dspic - MSP430

dokument DOK wersja 1.0

ZL25ARM. Płyta bazowa dla modułów diparm z mikrokontrolerami STR912. [rdzeń ARM966E-S]

LITEcompLPC1114. Zestaw ewaluacyjny z mikrokontrolerem LPC1114 (Cortex-M0) Sponsorzy:

STM32 Butterfly. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F107

2. Code Composer Studio v4 zintegrowane środowisko projektowe... 41

Wstęp Architektura... 13

WYKŁAD 5. Zestaw DSP60EX. Zestaw DSP60EX

Technika mikroprocesorowa. W. Daca, Politechnika Szczecińska, Wydział Elektryczny, 2007/08

Spis treści. Wykaz ważniejszych skrótów Wprowadzenie Rdzeń Cortex-M Rodzina mikrokontrolerów XMC

Zestaw uruchomieniowy z mikrokontrolerem LPC1114 i wbudowanym programatorem ISP

Zaliczenie Termin zaliczenia: Sala IE 415 Termin poprawkowy: > (informacja na stronie:

SYSTEM STEROWANIA CYFROWEGO DLH Z PROCESORAMI DSP I UKŁADAMI CPLD/FPGA- - NOWE MODUŁY JEDNOSTEK CENTRALNYCH

WPROWADZENIE Mikrosterownik mikrokontrolery

SigmaDSP - zestaw uruchomieniowy dla procesora ADAU1701. SigmaDSP - zestaw uruchomieniowy dla procesora ADAU1701.

Systemy wbudowane. Paweł Pełczyński

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

ADuCino 360. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ADuCM360/361

MIKROKONTROLERY I MIKROPROCESORY

ZL28ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów AT91SAM7XC

ZL29ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F107

Systemy uruchomieniowe

KAmduino UNO. Płytka rozwojowa z mikrokontrolerem ATmega328P, kompatybilna z Arduino UNO

ZL15AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega32

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych

Płyta uruchomieniowa EBX51

ZL5ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów LPC2119/2129 (rdzeń ARM7TMDI-S) Kompatybilność z zestawem MCB2100 firmy Keil

ZL9ARM płytka bazowa dla modułów diparm z mikrokontrolerami LPC213x/214x

ZL30ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F103

2. Zawartość dokumentacji. 1. Strona tytułowa. 2. Zawartość dokumentacji. 3. Spis rysunków. 4. Opis instalacji kontroli dostępu. 3.

Temat nr 5. System czasu rzeczywistego bazujący na stałopozycyjnym procesorze sygnałowym. LABORATORIUM Procesory i komputery przemysłowe

SML3 październik

NX70 PLC

ZL27ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F103

2. Budowa układów procesorowych rodziny TMS320C

ZL10PLD. Moduł dippld z układem XC3S200

ZL2ARM easyarm zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów LPC2104/5/6 (rdzeń ARM7TDMI-S)

Spis treœci. Co to jest mikrokontroler? Kody i liczby stosowane w systemach komputerowych. Podstawowe elementy logiczne

Politechnika Wrocławska

ZL2ARM easyarm zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów LPC2104/5/6 (rdzeń ARM7TDMI-S)

ZL9AVR. Płyta bazowa dla modułów ZL7AVR (ATmega128) i ZL1ETH (RTL8019)

Sprawdzian test egzaminacyjny GRUPA I

Tab. 1. Zestawienie najważniejszych parametrów wybranych mikrokontrolerów z rodziny LPC2100, które można zastosować w zestawie ZL3ARM.

KAmduino UNO. Rev Źródło:

Kurs Elektroniki. Część 5 - Mikrokontrolery. 1/26

PROJEKT I OPTYMALIZACJA STRUKTURY LOGICZNEJ DYDAKTYCZNEGO SYSTEMU MIKROPROCESOROWEGO DLA LABORATORIUM PROJEKTOWANIA ZINTEGROWANEGO

LABORATORIUM - ELEKTRONIKA Układy mikroprocesorowe cz.2

ZL4PIC. Uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC

1. Wprowadzenie Programowanie mikrokontrolerów Sprzęt i oprogramowanie... 33

Programowanie Układów Logicznych kod kursu: ETD6203. Szczegóły realizacji projektu indywidualnego W dr inż.

IC200UDR002 ASTOR GE INTELLIGENT PLATFORMS - VERSAMAX NANO/MICRO

Procesory Sygnałowe Digital Signal Processors. Elektrotechnika II Stopień Ogólnoakademicki

AVREVB1. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów AVR. Zestawy uruchomieniowe

ZL6ARM Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów LPC213x. Tab. 1. Zestawienie najważniejszych parametrów wybranych mikrokontrolerów z rodziny LPC213x

KA-NUCLEO-UniExp. Wielofunkcyjny ekspander dla NUCLEO i Arduino z Bluetooth, MEMS 3DoF, LED-RGB i czujnikiem temperatury

Szczegółowy Opis Przedmiotu Zamówienia: Zestaw do badania cyfrowych układów logicznych

Wykorzystanie standardu JTAG do programowania i debugowania układów logicznych

ZL8AVR. Płyta bazowa dla modułów dipavr

ARS3 RZC. z torem radiowym z układem CC1101, zegarem RTC, kartą Micro SD dostosowany do mikro kodu ARS3 Rxx. dokument DOK wersja 1.

LITEcomp. Zestaw uruchomieniowy z mikrokontrolerem ST7FLITE19

Politechnika Białostocka

Ćwiczenie 5 Zegar czasu rzeczywistego na mikrokontrolerze AT90S8515

prowadzący: mgr inż. Piotr Prystupiuk

E-TRONIX Sterownik Uniwersalny SU 1.2

NX700 PLC

Generator przebiegów pomiarowych Ex-GPP2

Charakterystyka mikrokontrolerów. Przygotowali: Łukasz Glapiński, Mateusz Kocur, Adam Kokot,

MODUŁ UNIWERSALNY UNIV 3

IIPW_SML3_680 (Z80) przewodnik do ćwiczeń laboratoryjnych

ZL4PIC uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC (v.1.0) Uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC

Wykład 2. Przegląd mikrokontrolerów 8-bit: -AVR -PIC

1.2. Architektura rdzenia ARM Cortex-M3...16

Płytka uruchomieniowa AVR oparta o układ ATMega16/ATMega32. Instrukcja Obsługi. SKN Chip Kacper Cyrocki Page 1

Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki

ZL2AVR. Zestaw uruchomieniowy z mikrokontrolerem ATmega8

ZL16AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega8/48/88/168

IMPLEMENTATION OF THE SPECTRUM ANALYZER ON MICROCONTROLLER WITH ARM7 CORE IMPLEMENTACJA ANALIZATORA WIDMA NA MIKROKONTROLERZE Z RDZENIEM ARM7

ZL5PIC. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC16F887

1. Podstawowe wiadomości Możliwości sprzętowe Połączenia elektryczne Elementy funkcjonalne programów...

Sprawozdanie z projektu MARM. Część druga Specyfikacja końcowa. Prowadzący: dr. Mariusz Suchenek. Autor: Dawid Kołcz. Data: r.

Uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów AVR

ZL15AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega32

2. Architektura mikrokontrolerów PIC16F8x... 13

Kod produktu: MP01611

Opis funkcjonalny i architektura. Modu³ sterownika mikroprocesorowego KM535

Moduł uruchomieniowy mikrokontrolera MC68HC912B32

LABORATORIUM PROCESORY SYGNAŁOWE W AUTOMATYCE PRZEMYSŁOWEJ. Przetwornik ADC procesora sygnałowego F/C240 i DAC C240 EVM

Sprawdzian test egzaminacyjny 2 GRUPA I

Zastosowanie procesorów AVR firmy ATMEL w cyfrowych pomiarach częstotliwości

Szczegółowy opis przedmiotu zamówienia. Część 1 - Laboratoryjny zestaw prototypowy

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

AVR DRAGON. INSTRUKCJA OBSŁUGI (wersja 1.0)

KAmodRPiADCDAC. Moduł przetwornika A/C i C/A dla komputerów RaspberryPi i RaspberryPi+

Systemy wbudowane Mikrokontrolery

PUNKTOWE STEROWNIKI VERSAMAX MICRO

Spis treúci. Księgarnia PWN: Krzysztof Wojtuszkiewicz - Urządzenia techniki komputerowej. Cz. 1. Przedmowa Wstęp... 11

Wydział Elektrotechniki i Automatyki. Katedra Energoelektroniki i Maszyn Elektrycznych

Transkrypt:

68.52 Leszek DĘBOWSKI MIKROMODUŁY μdlh Z KONTROLERAMI DSP STRESZCZENIE Przedstawiono architekturę rodziny mikromodułów μdlh przeznaczonych do współpracy z elastycznym system sterowania DLH oraz prostych aplikacji autonomicznych. Omówiono własności wybranych kontrolerów DSP. Przedstawiono rozwiązania mikromodułów μdlh-f24, μdlh-c33, μdlh-lf2403a oraz podano przykłady zastosowań.. WSTĘP Elastyczny system sterowania DLH, opracowany w Oddziale Instytutu Elektrotechniki w Gdańsku złożony jest z kart oraz modułów z szybkimi procesorami DSP i układami programowalnymi CPLD/FPGA. Zastosowanie specjalizowanego koprocesora napędowego ADMC200 lub ADMC20 w strukturze autonomicznej karty sterującej DLH-0 oraz karty bazowej DLH-02 umożliwiło realizację zintegrowanego bloku funkcjonalnego obsługującego interfejs elementów mocy (6 linii sterujących związanych z blokiem PWM sterującym łącznikami półprzewodnikowymi, 6 kanałów pomiarowych prądu lub napięcia przetwarzanie A/C). Koprocesory ADMC200/20 mają również w swojej strukturze wbudowane sprzętowe bloki transformacji wektorowych (prosta i odwrotna transformacja Clarka i Parka), co pozwala na odciążenie procesora głównego w przypadku implementacji złożonych algorytmów sterowania wymagających tych operacji. mgr inż. Leszek DĘBOWSKI e-mail: leszek.debowski@iel.gda.pl Instytut Elektrotechniki, Oddział w Gdańsku PRACE INSTYTUTU ELEKTROTECHNIKI, zeszyt 222, 2005

64 L. Dębowski Analiza tendencji występujących w nowoczesnych układach procesorowych przeznaczonych do sterowania przekształtników energoelektronicznych oraz doświadczenia zebrane podczas prac aplikacyjnych i eksperymentów z wykorzystaniem systemu DLH [] dały podstawę do poszukiwania nowych rozwiązań układowych. Pozwoliłyby one zastępować stosunkowo mało elastyczne parametryczne układy specjalizowane ADMC200/20 nowymi układami procesorowymi w pełni programowalnymi, o odpowiednio dużej mocy obliczeniowej, bez konieczności wprowadzania ciągłych zmian konstrukcyjnych w kartach DLH-0 i DLH-02. 2. KONTROLERY DSP W zaproponowanym rozwiązaniu skorzystano z nowoczesnych elementów mikroelektronicznych jakimi są kontrolery DSP, które składają się ze standardowego rdzenia wykorzystywanego w szeroko rozpowszechnionych rodzinach procesorów sygnałowych oraz licznych bloków układów peryferyjnych, które dotychczas były charakterystyczne dla mikrokontrolerów: bloki PWM, timery/liczniki, przetworniki A/C i C/A, różnorodne interfejsy komunikacyjne (,, CAN, porty synchroniczne), linie I/O ogólnego przeznaczenia, układy monitorujące watch-dog. Zestawienie podstawowych parametrów wybranych kontrolerów DSP firm Analog Devices i Texas Instruments zamieszczone zostało w tab. i 2. TABELA Zestawienie podstawowych parametrów wybranych kontrolerów DSP firmy Analog Devices. Kontroler DSP MIPS Nap. zasil. PAMIĘĆ PROGRAMU FLASH ROM RAM Pamięć DANYCH ADMC20 (koprocesor) 5V - - - - ADMC33 (rdzeń ADSP-27) ADMCF327 (rdzeń ADSP-27) ADMCF340 (rdzeń ADSP-2xx) ADSP-2992 (rdzeń ADSP-29x) 26 (38.5ns) 20 (50ns) 20 (50ns) 50 (6.67ns) 60 (6.25ns) 5V - 2K 24 (f.mat.) Pamięć ZEWN. Mag. 2-bit [A 0 A 3 ] Wy. PWM, we. FAULT, we. I sense 6//- 2K 24 K 6-8//- 5V 4K 24 4K 24 52 24 52 6-8//- 5V 4K 24 4K 24 52 24 52 6-8//3 3.3V (I/O) 2.5V (rdzeń) - 4K 24 32K 24 6K 6 Mag. 24-bit [A0 A9] 8/2/- Przetworniki A/C 7 kanałów -bit 4 7 kanałów 2-bit 4 6 kanałów 2-bit 4 0 kanałów 2-bit 8 kanałów 4-bit T scnv 3.2μs 59μs (2- bit) /20μs (9-bit) 205μs (2- bit) /3μs (8-bit) 205μs (2- bit) /3μs (8-bit) 375ns ( kan.) 725ns (2 kan.) Timery Interfejs enkodera przyrost. / /CAN Monitor (ROM) - - - - - /-/- - /-/- - //- 3 // CAN 2.0B JTAG

Mikromoduły μdlh z kontrolerami DSP 65 TABELA 2 Zestawienie podstawowych parametrów kontrolerów DSP firmy Texas Instruments. Kontroler DSP TMS320F240 TMS320F24 TMS320F243 MIPS 20 (50ns) 20 (50ns) 20 (50ns) TMS320LF2407 30 (33ns) TMS320LF240A TMS320LF2402A TMS320LF2403A TMS320LF2406A TMS320F280 40 (25ns) 40MHz 40 (25ns) 40MHz 40 (25ns) 40MHz 40 (25ns) 40MHz 50 (6.67ns) 50MHz Nap. zasil. PAMIĘĆ PROGRAMU I DANYCH FLASH RAM 5V 6K 6 5V 8K 6 5V 8K 6 3.3V 32K 6 3.3V 8K 6 3.3V 8K 6 3.3V 6K 6 3.3V 32K 6 3.3V (I/O).8V (rdzeń) 64K 6 K 6 OTP ROM 544 6 544 6 544 6 544 6 SA: 2K 6 544 6 SA: 52 6 544 6 SA: 52 6 544 6 SA: 52 6 544 6 SA: 2K 6 SA: 8K 6 Boot LOADER Pamięć ZEWN. P/D/IO /GLOB 224K 6 Wy. PWM, we. FAULT 2/ - 8/ P/D/IO /GLOB 224K 6 P/D/IO 92K 6 8/ 6/2-7/ - 8/ - 8/ - 6/2 Boot ROM 4K 6 (f. mat.) - 6/4 Przetworniki A/C T scnv Timery 2 8 kanałowe 0-bit 8 kanałowy 0-bit 8 kanałowy 0-bit 6 kanałowy 0-bit 5 kanałowy 0-bit 8 kanałowy 0-bit 8 kanałowy 0-bit 6 kanałowy 0-bit 6 kanałowy (2 układy S/H i multiplekser) 2-bit 6.μs 700ns (2 we.) 900ns ( we.) μ max. 700ns (2 we.) 900ns ( we.) μ max. 500ns 500ns 500ns 500ns 500ns 20ns 8.33MSPS (2 we.) 80ns 2.5MSPS ( we.) Interfejs enkodera przyrost. / /CAN JTAG 3 //- 2 // CAN 2.0B 2 // CAN 2.0B 4 2 // CAN 2.0B 2 - /-/- 2 //- 2 // CAN 2.0B 4 2 // CAN 2.0B 3 (CPU) 4 (GPT) 2 2/2/ ( McBSP) ecan 2.0B 3. KONCEPCJA ARCHITEKTURY MIKROMODUŁÓW Koncepcja sprzętowa mikromodułu μdlh opiera się na standardowym rozwiązaniu płytki drukowanej o wymiarach 45 mm 45 mm, na której znajduje się kontroler DSP, niezbędne do poprawnego działania elementy zewnętrzne: rezonator/oscylator kwarcowy, obwód sygnału RESET, pamięć programu Boot-PROM z magistralą szeregową (wymagana do pracy autonomicznej przez niektóre kontrolery DSP np. ADMC300/330/33),

66 L. Dębowski oraz wybrane peryferia, takie jak: pamięć E 2 PROM z magistralą magistralą I 2 C/, zegar czasu rzeczywistego z magistralą I 2 C i podtrzymaniem bateryjnym, zewnętrzny układ monitorujący watch-dog, układy szeregowych magistral komunikacyjnych RS-232/RS-485/CAN, zintegrowane czujniki temperatury z wyjściem analogowym lub cyfrowym, układy dopasowujące poziom napięcia wejściowego przetworników A/C, a także elementy pomocnicze: diody LED, przyciski, potencjometry zadające. Elementami stanowiącymi punkt odniesienia w procesie projektowania mikromodułu serii μdlh są koprocesory ADMC200/20, które posiadają obudowy PLCC-68. Mikromoduł powinien być wyposażony w złącze o topologii wyprowadzeń zgodnej z podstawką PLCC-68 umieszczone na dolnej warstwie płytki drukowanej. Odpowiednio zaprojektowane złącze, w które wtykany będzie mikromoduł musi również istnieć na karcie autonomicznej DLH-0, bazowej DLH-02 (rys.) lub w innym systemie przystosowanym do współpracy z rodziną mikromodułów μdlh. W niektórych przypadkach, związanych w szczególności z aplikacjami dydaktycznymi, możliwa jest również autonomiczna praca mikromodułu bez płyty bazowej, wymagane jest jedynie podanie z zewnątrz odpowiedniego zasilania. Rys.. Elastyczna karta bazowa DLH-02 ze złączem do mikromodułu serii μdlh Zachowanie pełnej zgodności wyprowadzeń na złączu jest niemożliwe, jednak mikromoduły serii μdlh spełniają kryterium kompatybilności wyprowadzeń obejmujące następujące najważniejsze pozycje: 6 linii sterujących PWM i pojedynczy sygnał diagnostyczny ERROR, zewnętrzne analogowe sygnały pomiarowe (maksymalnie siedem linii), zewnętrzny sygnał RESET, linie zasilania i masy.

Mikromoduły μdlh z kontrolerami DSP 67 4. RODZINA MIKROMODUŁÓW μdlh Architektura mikromodułów serii μdlh ma charakter otwarty, pozwala na wykorzystanie kontrolerów DSP różnych producentów i systematyczne projektowanie nowych rozwiązań w miarę pojawiania się kolejnych generacji procesorów. W kolejnych podrozdziałach przedstawiono szczegółowo trzy dotychczas wykonane mikromoduły. 4.. Mikromoduł μdlh-f24 Mikromoduł μdlh-f24 zaprojektowany został z wykorzystaniem szybkiego 6-bitowego kontrolera DSP TMS320F24 (rodzina TMS320C2000) firmy Texas Instruments. Układ ten jest kompatybilny pod względem kodu źródłowego z najstarszym przedstawicielem tej rodziny procesorem TMS320C25. Moc obliczeniowa kontrolera TMS320F24 wynosi 20MIPS (czas cyklu instrukcji 50 ns). Jego architektura wewnętrzna składa się z następujących elementów: 544 6-bitów pamięci wewnętrznej RAM (dual access RAM), 8 K 6-bitów pamięci wewnętrznej programuj (FLASH), 8 kanałów PWM z generatorem czasu martwego, 2 liczniki 6-bitowe ogólnego przeznaczenia, 3 bloki porównujące 6-bitowe współpracujące z modułem PWM, 3 bloki zatrzaskowe (2 współpracujące z enkoderem przyrostowym), pojedynczy 0-bitowy przetwornik A/C z 8-mio kanałowym multiplekserem (czas przetwarzania pojedynczego kanału μs), obsługiwany sprzętowo interfejs CAN, moduł monitorujący (watch-dog Timer), asynchroniczny interfejs komunikacyjny (), 6-bitowy interfejs (dostępne opcje Master i Slave), 5 przerwań zewnętrznych, 3 tryby obniżonego poboru mocy, interfejs emulatora JTAG. Kontroler TMS320F24 zasilany jest napięciem 5 V. Rysunek 2 przedstawia schemat blokowy mikromodułu μdlh-f24 i zmontowaną płytkę mikromodułu.

68 L. Dębowski Rys. 2. Schemat blokowy i płytka mikromodułu μdlh-f24 W skład μdlh-f24 wchodzą następujące elementy funkcjonalne: kontroler DSP TMS320F24, blok sygnałów PWM wraz z linią /PDPINT (ERROR), blok wejść analogowych oraz wejście zadające z potencjometrem, linie I/O ogólnego przeznaczenia, interfejsy RS-232/RS-485, CAN, JTAG. zewnętrzny układ monitorujący watch-dog prosty lub złożony, układ pamięci E 2 PROM oraz zegar czasu rzeczywistego z magistralą I 2 C, diody LED, zwory przyciski, złącze o wyprowadzeniach zgodnych z podstawką PLCC-68. Komunikacja mikromodułu μdlh-f24 z urządzeniami zewnętrznymi może odbywać się przez asynchroniczny interfejs szeregowy, magistralę sieciową CAN oraz interfejs synchroniczny. Do prowadzenia prac uruchomieniowych z mikromodułem μdlh-f24 wymagane jest posiadanie oprogramowania narzędziowego starszej (asembler, kompilator C, HLL Debugger), nowszej (Code Composer), lub najnowszej generacji (Code Composer Studio) przeznaczonego dla rodziny TMS320C2000. Ładowanie kodu i monitoring pracy oprogramowania zapewniają emulatory JTAG: XDS50, XDS50PP, XDS50PP i inne przystosowane do współpracy z procesorami serii TMS320 zasilanymi napięciem 5 V. Możliwe jest również załadowanie programu do wewnętrznej pamięci FLASH poprzez interfejs lub dzięki rezydującemu w niej programowi ładującemu (Boot-Loader). 4.2. Mikromoduł μdlh-c33 W projekcie mikromodułu μdlh-c33 wykorzystano kontroler DSP ADMC33 firmy Analog Devices. Jest on kompatybilny pod względem kodu

Mikromoduły μdlh z kontrolerami DSP 69 źródłowego z przedstawicielami licznej rodziny stałoprzecinkowych procesorów sygnałowych ADSP-200 (ADSP-2xx). Moc obliczeniowa kontrolera ADMC33 wynosi 26MIPS (czas cyklu instrukcji 38.5 ns). Jego architektura wewnętrzna składa się z następujących elementów: 2 K 24-bity pamięci wewnętrznej programu typu RAM, 2 K 24-bity pamięci wewnętrznej programu typu ROM, K 6-bitów pamięci wewnętrznej danych typu RAM, sześć kanałów PWM z 6-bitowym generatorem trójfazowych sygnałów PWM wyposażonym funkcje programowalne związane ze sterowaniem silnikami indukcyjnymi, synchronicznymi i reluktancyjnymi oraz generator czasu martwego, jeden licznik 6-bitowy ogólnego przeznaczenia, dwa pomocnicze kanały PWM z licznikami 8-bitowym, które mogą zostać wykorzystane do realizacji przetwarzania C/A, blok przetwarzania A/C złożony z siedmiu kanałów wyposażony w 4-kanałowy multiplekser (jednoczesne przetwarzanie zachodzi w czterech kanałach). Rozdzielczość/częstotliwość przetwarzania (zsynchronizowana z częstotliwością pracy głównego bloku PWM) może być programowo zmieniana w zakresie od 2-bitów/2.5 khz do 9-bitów/24 khz, dwa synchroniczne porty szeregowe SPORT0 i SPORT. Elastyczny SPORT umożliwia współpracę układu ADMC33 z zewnętrzną pamięcią Boot PROM, może również pracować w trybie asynchronicznym pozwalającym na ładowanie wewnętrznej pamięci RAM i prowadzenie prac uruchomieniowych z wykorzystaniem komputera PC, moduł monitorujący (Watch-dog Timer) z licznikiem 6-bitowym, dwadzieścia cztery linie wejścia/wyjścia ogólnego przeznaczenia, system przerwań zewnętrznych (związanych z linią /PWMTRIP=ERROR, blokiem linii I/O oraz portami szeregowymi SPORT0 i SPORT) i wewnętrznych (timer, przerwania programowe). Kontroler ADMC33 posiada wewnętrzną pamięć programu typu ROM, która została zaprogramowana przez producenta. Zawiera ona program monitora oraz szereg predefiniowalnych funkcji matematycznych (np. dzielenie, pierwiastkowanie, sin, cos, arctg, /x, log, ln, podstawowe zmiennoprzecinkowe operacje arytmetyczne, proste i odwrotne transformacje Clarka i Parka) które mogą być wywoływane i wykorzystywane w algorytmach sterujących użytkownika. Wewnętrzna pamięć programu i danych typu RAM może zostać załadowana (proces bootowania) z wykorzystaniem portu szeregowego SPORT pracującego w jednym z trzech trybów pracy: z szeregowej pamięci SROM (Serial ROM), która może być typu PROM, E 2 PROM lub FLASH,

70 L. Dębowski z urządzenia zewnętrznego pracującego w trybie asynchronicznym wyposażonego w układ UART (np. port szeregowy komputera PC) z wykorzystaniem wbudowanej funkcji automatycznej detekcji prędkości transmisji (Autobaud), z urządzenia zewnętrznego pracującego w trybie synchronicznym (dostępne opcje Master i Slave z funkcją Autobaud). Proces ładowania z zewnętrznej szeregowej pamięci SROM wykorzystywany jest zazwyczaj w trybie pracy autonomicznej, w prostych systemach sterowania z kontrolerem ADMC33. Wówczas współpraca układu ADMC33 z pamięcią zewnętrzną przebiega zgodnie z konfiguracją przedstawioną na rys. 3. Rys. 3. Podstawowa konfiguracja systemu z kontrolerem ADMC33 Program monitora umożliwia ładowanie programu użytkownika do wewnętrznej pamięci RAM, jego weryfikowanie, sterowanie i monitoring pracy programu użytkownika (praca krokowa, pułapki, podgląd i modyfikowanie zawartości rejestrów) a także obserwację i zmianę zawartości pamięci danych. Komunikacja realizowana jest poprzez port szeregowy SPORT pracujący w trybie UART lub synchronicznym. Najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest wykorzystanie opcji UART i połączenie kontrolera ADMC33 z komputerem PC poprzez łącze szeregowe w standardzie RS-232. Odpowiednie oprogramowanie narzędziowe (Motion Control Development Tools/Motion Control Debugger) komunikuje się z programem monitora i pozwala na wykorzystanie jego własności w trakcie testów części sprzętowej i uruchamiania oprogramowania aplikacyjnego. Rysunek 4 przedstawia schemat blokowy i zmontowaną płytkę mikromodułu μdlh-c33.

Mikromoduły μdlh z kontrolerami DSP 7 Rys. 4. Schemat blokowy i płytka mikromodułu μdlh-c33 W jego skład wchodzą następujące elementy funkcjonalne: kontroler DSP ADMC33, zewnętrzna szeregowa pamięć konfiguracyjna SROM, blok sygnałów PWM wraz z linią /PWMTRIP (ERROR), blok wejść analogowych oraz wejście zadające z potencjometrem, wyjścia analogowe wykorzystujące pomocnicze sygnały PWM AUX0 i AUX, linie I/O ogólnego przeznaczenia, szeregowe porty synchroniczne SPORT0 i SPORT (z interfejsem RS-232), złożony zewnętrzny układ monitorujący watch-dog, układ pamięci E 2 PROM, zegar czasu rzeczywistego (RTC) z magistralą I 2 C, diody LED, zwory, przyciski, złącze o wyprowadzeniach zgodnych z podstawką PLCC-68. W projekcie wykorzystano druk 4-warstwowy. Do komunikacji pomiędzy mikromodułem a komputerem PC służy złącze konfiguracyjno-diagnostyczne z sygnałami w standardzie RS-232. 4.3. Mikromoduł μdlh-lf2403a W najnowszym mikromodule μdlh-lf2403a zastosowano układ szybkiego 6-bitowego kontrolera DSP TMS320LF2403A (rodzina TMS320C2000) firmy Texas Instruments. Układ ten jest kompatybilny pod względem kodu źród-

26 24 22 20 8 6 4 2 0 27 28 25 23 2 9 7 5 3 9 29 30 8 7 3 32 6 5 33 34 4 3 35 36 37 38 68 67 39 40 66 65 4 42 64 63 43 45 47 49 5 53 55 57 59 62 6 44 46 48 50 52 54 56 58 60 STOSOWANE W TRYBIE AUTONOMICZNYM 72 L. Dębowski łowego z innymi kontrolerami TMS320F24/C242/F243. Jego moc obliczeniowa wynosi 40MIPS (czas cyklu instrukcji 25 ns). Jego architektura wewnętrzna składa się z następujących elementów: 544 6-bitów pamięci wewnętrznej RAM (dual access RAM), 52 6-bitów pamięci wewnętrznej RAM (single access RAM), 6 K 6-bitów pamięci wewnętrznej programuj (FLASH), osiem kanałów PWM z generatorem czasu martwego, dwa liczniki 6-bitowe ogólnego przeznaczenia, trzy bloki porównujące 6-bitowe współpracujące z modułem PWM, trzy bloki zatrzaskowe (2 współpracujące z enkoderem przyrostowym), pojedynczy 0-bitowy przetwornik A/C z 8-kanałowym multiplekserem (czas przetwarzania pojedynczego kanału 500 ns), obsługiwany sprzętowo interfejs CAN, moduł monitorujący (watch-dog Timer), asynchroniczny interfejs komunikacyjny (), 6-bitowy interfejs (dostępne opcje Master i Slave), trzy przerwania zewnętrzne, trzy tryby obniżonego poboru mocy, możliwość selektywnego obniżania poboru mocy wybranych pryferiów, interfejs emulatora JTAG. W pracach uruchomieniowych wykorzystywane jest oprogramowanie narzędziowe Code Composer lub Code Composer Studio oraz emulatory XDS50, XDS50PP, XDS50 USB. Możliwe jest również zaprogramowanie wewnętrznej pamięci FLASH przez interfejs lub dzięki rezydującemu w pamięci ROM programowi ładującemu (Boot-Loader). Na rysunku 5 zamieszczono schemat blokowy i zmontowaną płytkę mikromodułu μdlh-lf2403a. Tx Rx INTERFEJS RXD TXD /MR UKŁAD monitorujący WDI watch-dog UKŁAD monitorujący watch-dog INTERFEJS A R T B PAMIĘĆ INTERFEJS Bootload Flash Exe. BootROM ZŁĄCZE RXD MAGISTRALA SDA SCL MAGISTRALA SIMO SOMI CLK CANL RXD CAN TX CAN RX INTERFEJS R T 6 I/O /RS Vccp ADCIN07 6 Linie I/O Sygnały PWM 6 V PIO0 PIO5 SA-SAP CC SB-SBP CANH SC-SCP I 7 Linia we. /PDPINT (ERROR) 3.3V UKŁAD PRZESUNIĘCIA POZIOMU NAP. REGULATOR NAPIĘCIA CZUJNIK TEMP. ZŁĄCZE ZGODNYCH 2 Z PODSTAWKĄ Wejścia analogowe ANU, ANV, ANW, AX0, AX, AX2, AX3 5V ZASILANIE ZEWNĘTRZNE 5V DC ANVZ GND 7 Rys. 5. Schemat blokowy i płytka mikromodułu μdlh-lf2403a

Mikromoduły μdlh z kontrolerami DSP 73 5. PRZYKŁADY APLIKACJI MIKROMODUŁÓW μdlh Rodzina mikromodułów μdlh z kontrolerami DSP powstała jako alternatywa dla specjalizowanych koprocesorów napędowych ADMC200/20 zastosowanych w początkowym etapie projektowania elastycznego systemu sterowania DLH. Wybrany mikromoduł może zostać zainstalowany w odpowiednim złączu karty autonomicznej DLH-0 lub bazowej DLH-02 (rys. 6). Rys. 6. Karta bazowa DLH-02 współpracująca z mikromodułami μdlh

74 L. Dębowski Mikromoduł μdlh-f24 zastosowano w układzie sterowania mostka tyrystorowego zbudowanym podczas realizacji pracy dyplomowej magisterskiej na Akademii Górniczo-Hutniczej (rys. 7). Wykonawcy zaprojektowali i uruchomili własną płytkę bazową z układem programowalnym CPLD, w której osadzono mikromoduł z kontrolerem TMS320F24. W trakcie eksperymentów wykorzystano algorytm sterowania [2] zaproponowany przez prof. S. Piroga. Rys. 7. Schemat blokowy układu sterowania mostka tyrystorowego Układ jest obecnie w fazie uruchamiania i testowania oprogramowania aplikacyjnego. W wersji docelowej, jako obciążenie zastosowany zostanie silnik prądu stałego, zaś cały zestaw stanowić będzie wyposażenie laboratorium. 6. PODSUMOWANIE Mikromoduły serii μdlh są rozwiązaniem sprzętowym umożliwiającym szybkie prototypowanie układów sterowania z wykorzystaniem kontrolerów DSP. Mikromoduł μdlh może pracować jako jeden z inteligentnych elementów elastycznego systemu sterowania DLH oraz w strukturach innych układów sterowania cyfrowego zaprojektowanych zgodnie z wymaganiami użytkownika. Zaproponowane rozwiązanie znalazło zastosowanie w eksperymentach badawczych, a jego walory dydaktyczne wykorzystano w trakcie realizacji prac dyplomowych studentów Politechniki Gdańskiej [3], Akademii Morskiej i Akademii Górniczo-Hutniczej. Wśród potencjalnych aplikacji mikromodułów μdlh można

Mikromoduły μdlh z kontrolerami DSP 75 wymienić układy sterowania standardowymi i niestandardowymi strukturami przekształtników energoelektronicznych, a także zestawy dydaktyczne z zakresu energoelektroniki oraz techniki DSP. LITERATURA. Dębowski L., Hartman M.: Flexible Digital Controllers Based on DSP and CPLD Architecture for Power Conversion and Motion Control Applications, Proceedings of 9 th International Conference on Power Electronics and Motion Control, Kosice, Slovak Republic, 2000. 2. Piróg S.: Sterowanie trójfazowego mostkowego prostownika tyrystorowego zmniejszającego składową bierną podstawowej harmonicznej prądu źródła, Materiały IV Konferencji Naukowej Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym (SENE), Łódź-Arturówek, 999. 3. Dębowski L.: Elastyczne układy sterowania z wykorzystaniem procesorów DSP i złożonych układów programowalnych CPLD/FPGA dydaktyczne wykorzystanie nowoczesnej platformy sprzętowej i narzędzi programowych, IX Seminarium Zastosowanie Komputerów w Nauce i Technice, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej Nr 7, Gdańsk, 200. Rękopis dostarczono, dnia 22.0.2004 r. Opiniował: prof. dr hab. inż. Marian P. Kaźmierkowski μdlh MICROMODULES WITH DSP CONTROLLERS Leszek Dębowski ABSTRACT The paper presents an architecture of μdlh micromodules family. The μdlh micromodules are dedicated for the basic DLH flexible control system support and for simple autonomous applications. Basic features of selected DSP controllers are summarized. The μdlh-f24, μdlh-c33 and μdlh-lf2403a micromodules are presented in details with some application examples.