《ARM9嵌入式系统在励磁调节装置的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ARM9嵌入式系统在励磁调节装置的应用.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、ARM9嵌入式系统在励磁调节装置的应用ronggang导语：本文介绍了采用最新的ARM技术的同步发电机的自动励磁调节系统的根本原理，并进一步给出了该装置主要的硬件、软件组成及系统特点和运行流程，该系统已经运用于WKKL系统，获得了很好的经济效果，具有很好的推广价值摘要：以经典和当代控制理论与数字信号处理器DSP技术与嵌入式技术相结合的微机励磁调节器，在计算速度、抗电磁干扰、可靠性等方面有了极大的改良。本文介绍了采用最新的ARM技术的同步发电机的自动励磁调节系统的根本原理，并进一步给出了该装置主要的硬件、软件组成及系统特点和运行流程，该系统已经运用于WKKL系统，获得了很好的经济效果，具有很好的
2、推广价值。关键词:励磁调节装置;ARM;Linux;嵌入式0.前言励磁系统是发电机组重要的辅助装置，它对发电厂的自动化、发电机组运行的可靠性有着重要作用。随着科学技术开展，励磁方式已从直流电机励磁系统开展到可控硅励磁，自动调节器从原来的模拟式开展到微机数字式。本文所研究的励磁调节装置，它是以经典和当代控制理论与数字信号处理器DSP技术与嵌入式技术相结合的微机励磁调节器。它继承了过去的微机励磁调节器的全部调节、控制及限制保护功能，同时在计算速度、抗电磁干扰、可靠性等方面有了极大的改良，有效保证整个系统调节、控制功能的实现;外围采用先进的大规模可编程逻辑器件，以进步整个系统的可靠性，并形成对用户开
3、放的逻辑系统。1.励磁调节器的组成原理图一励磁调节系统原理图所示为自并励励磁调节器系统的组成图，机自身向可控硅整流桥供电，AVR装置根据收集的数据经PI或者PID计算得到数据控制量，经过比拟电路产生触发脉冲，调节可控硅导通角的大小，使机端电压保持在恒定值，进而最终到达控制的目的。该系统主要由微机励磁调节器;电气制动停机装置等分组成。采用两套一样的控制器冗余配置,物理通道互相独立,每个通道根本包括:电源系统、主机板、采样板、模拟量输入输出板A/D,D/A、开关量输入输出板、脉冲形成及放大板等。2.嵌入式系统局部2.1嵌入式硬件单元ARMAdvancedRISCMachines是微处理器行业的一家
4、知名企业，设计了高性能、耗能低的RISC处理器,具有性能高、本钱低和能耗省的特点。应用于多种嵌入式领域，装备Thumb扩展、调试和Harvard总线。5级流水线进步了时钟频率和并行处理才能。集成有串口，USBHost控制器，LCD控制器，NandFlash控制器，IDE，PCMCIA等多种功能。32KFRAM.最高分辨率1024X768X32芯片,内置以太网控制器，片上资源丰富。本系统中治理单元是以ARM9为内核,串行并行接口芯片,D/A转换器等硬件,负责治理液晶、对外通讯、打印、录波分析。大大增加了系统通讯、后台治理、远程维护等附加功能，可以运行操纵系统以及QT等应用程序，具有比拟强的事务治
5、理功能。控制单元是以DSP为内核,负责脉冲形成、AD转换、数据运算等。DSP由于其特殊的构造、专门的硬件乘法器和特殊的指令，使其能快速地实现各种数字信号处理及知足各种高实时性要求。其上风在于其强大的数据处理才能和较高的运行速度。本系统采用ARM和DSP芯片的双核嵌入式系统，充分利用了ARM和DSP的各自特点进展协同开发。DSP作为控制局部，可以充分发挥其对数字信号处理的独特上风;ARM作为治理局部，那么发挥其前台显示通讯治理的上风，使前台局部相对独立，减少主CPU负担;即使发生故障，对后台主程序不产生影响，相应增强了整个设备冗错才能。二者通过HPI进展实时数据透明交换。图二ARM+DSP嵌入式
6、硬件图2.2嵌入式操纵系统选择在ARM芯片上可以实现多种操纵系统的移植,比方Window-CE、VXWorks等,由于Linux具有以下特点:1开放的源码,丰富的软件资源;2内核功能强大,性能高效、稳定,多任务易于裁减;3完善的网络通讯、图形、文件治理机制;4支持大量的周边硬件设备;5价格低廉可以有效降低产品本钱。基于开发本钱考虑,最后选用了ARM-Linux系统。2.3ARM与DSP连接HPI是一个并行串口，ARM通过它可以之间访问DSP存储空间以及地址映射道存储空间的外围设备。HPI主要由地址存放器HPIA，数据存放器HPID,以及控制存放器HPIC组成，ARM先通过对控制存放器和地址存放
7、器设置，然后根据控制信号进展对数据存放器读写操纵。ARM处理器在与HPI的读/写前，首先要完成自身工作形式等一系列初始化，其源代码如下：SYSCFG=0xeTffe22;/关掉ARM中Cache/EXTDBWTH=0K0ffff556;/使外部I/O接口工作于32位形式/EXTAC0NO=0x08610000/配置外部I/O接口各读写时序关系/这段代码通过对存放器的操纵，配置好ARM处理器工作形式后，对外部I/O接口就可以进展读写，进而完成对HPI接口的相应操纵了。HPI接口可以用I/O端口方式，也可以用I/O存取方式。系统平台采用I/O存取方式，将HPI访问地址存放器HPIA、数据存放器HP
8、ID、控制存放器HPIC映射到内存物理地址为0x3fd40000开场的空间，通过访问存储器指令对HPI进展操纵。HPI物理地址定义如下：#defineHPI-BaseOx3fd40000#defineVpint/volatileunsignedint/#defineHPICWVpintHPI-Base+0x00#defineHPICRVpintHPI-Base+0x40/定义HPIC存放器/#defineHPIAWVpintHPI-Base+0x10#defineHPIARVpintHPI-Base+0x50/定义HPIA存放器/#defineHPIDWVpintHPI-Base+0x20#d
9、efineHPIDRVpintHPI-Base+0x60/定义HPID存放器/开场通讯时ARM向DSP发送命令如数据收集，通过HPI口中断DSP，使DSP进入相应子程序;同时DSP将数据存入缓冲区，一帧长度为256字节。当ARM向DSP恳求数据时，向DSP发送一个帧同步命令字，并同时中断DSP，DSP响应中断将数据送入HPI口RAM，存完一帧数据后DSP向ARM发中断，ARM响应中断，去除该中断把HPI口中数据取出存入RAM中，并送终端显示并循环刷新。ARM的局部程序流程图如下列图所示：图三ARM局部程序流程图HPI读写数据局部代码：fori=0;iHPICW=0x00000000;/初始化H
10、PI口的控制存放器/HPIAW=0x800000000;/初始化HPI口的地址存放器/hpiBaseAddri=HPIDR;/通过HPI读出数据，送到数组中暂存/CpLen=HPISize;ifcopy_touserbuffer,_u8&hpiHpiBaseAddrj,CpLenreturn-EFAULT;/将数据拷贝到用户缓冲区/returnCpLen在开发DSP为内核的控制单元中，大局部代码采用了C语言来编写，利用Ti公司提供的开发环境CCSIDECodeComposerStudioIntegratedDevelopmentEnvironment进展程序编译、汇编和链接，并对程序进展仿真调
11、试，最后将生成的DSP可执行代码下载到DSP的Flash中。3.结论及创新点利用ARM9CPU强大的功能,以及嵌入式Linux多进程多线程编程等提供的便捷高效的底层支持,开发出的励磁调节装置具有可靠性高、操纵方便等众多优点，在励磁调节控制系统中起到了关键和核心的作用。本文介绍使用的ARM和DSP双CPU构成的双核嵌入式的硬件平台，给出系统整体硬件设计图，并具体介绍了ARM和DSP通讯局部的设计。以后基于DSP进展数据处理、ARM进展治理，二者配合的系统将会越来越多、应用也将越来越广泛。创新点：1系统用ARM处理器代替单片机,使系统性能得以大大进步;2采用ARM、DSP双核嵌入式系统，充分发挥了ARM和DSP的各自上风;3工业级大液晶显示器触摸屏，替换传统LCD，友好人机界面易学易用。参考文献:1李基成当代同步发电机励磁系统设计及应用北京:中国电力出版社20022周双喜、李丹同步发电机数字式励磁调节器北京:中国电力出版社19983杜春雷，ARM体系构造与编程M，北京清华大学出版社，2003，71914EP9315UsersGuidebyCirrusLogic5AtmelCorporationARMDatasheetJanuaryM，France：AtmelCorporation19996吴振纲，陈虎.PLC的人机接口与编程J.微计算机信息，2005，8-1：21-23