Ch−ơng 5 ở trên đã xây d−ng ch−ơng trình phần mềm cho khâu điều chế VTKG viết bằng ngôn ngữ C. Trong thời gian tiến hành thực hiện luận văn này, do không đủ thời gian và kinh phí để chế tạo bộ biến tần trên cơ sở sử dụng VĐK SAB C167, việc kiểm nghiệm ch−ơng trình ĐCVTKG đ−ợc tiến hành trên card điều khiển DS1102 với phần mềm dSPACE tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm tự động hoá Đại học Bách Khoa Hà Nội. Ch−ơng 6 - là ch−ơng cuối của luận văn này- sẽ trình bày những nội dung sau:
• Giới thiệu card DS1102.
• Giới thiệu phần mềm dSPACE.
• Kiểm nghiệm ch−ơng trình ĐCVTKG trên card DS1102 với phần mềm dSPACE.
6.1. Giới thiệu card ds1102 (Theo TLTK [9])6.1.1. công dụng và Sơ đồ cấu trúc của DS1102 6.1.1. công dụng và Sơ đồ cấu trúc của DS1102
Card DS1102 đ−ợc thiết kế đặc biệt để phát triển các bộ điều khiển số tốc độ cao, mô phỏng thời gian thực, th−ờng đ−ợc sử dụng trong các lĩnh vực nh−: điều khiển robot, servo, động cơ điện các loại... Hình 6.1 thể hiện sơ đồ khối cấu trúc của DS1102.
DS1102 đ−ợc xây dựng từ vi xử lý tín hiệu số TMS320C31 của hãng Texas Instrument. Nó có bộ nhớ từ 128K RAM với thời gian đợi là zero và 2K RAM on-chip. Một số hệ thống phụ đ−ợc bổ xung để cung cấp một phạm vi rộng cho các ứng dụng xử lý tín hiệu số.
128K Dual- port RAM Serial Interface TMS320C31 DSP JTAG Controller TMS320P14 Digital I/O 2x 16-bit ADC Host Interface 2x Noise Filter 2x Incr. Encorderr 4x 12-bit DAC 2x 12-bit ADC ISA Bus DS1102 JTA G C onne ct or PC
Hình 6.1. Sơ đồ khối cấu trúc phần cứng của DS1102
TMS320C31 cung cấp toàn bộ không gian bộ nhớ 16M 32-bít cho ch−ơng trình, dữ liệu, và I/O. Cả bộ nhớ off-chip và I/O có thể đ−ợc truy nhập bởi máy chủ thậm chí trong khi DSP đang chạy do đó cho phép hệ thống dễ dàng thiết lập và giám sát.
Phần cứng của DS1102 đ−ợc thiết kế cho ứng dụng linh hoạt với tổng phí ch−ơng trình tối thiểu bằng cách thực hiện các chức năng của phần cứng mà thông th−ờng phải thực hiện bằng phần mềm. Giao diện của máy chủ chứa một bộ chuyển đổi bus-width cho phép máy chủ với hai thanh ghi 16-bit có
thể truy cập vào một thanh ghi 32-bit trên thanh ghi 32-bit trên DSP-bus tránh
sự không đồng nhất về truyền dữ liệu.
6.1.2. Các phần tử chủ yếu của Card DS1102 a. Ghép nối với máy chủ a. Ghép nối với máy chủ
Ghép nối DS1102 với máy chủ là một khối gồm 4 port vào ra 16-bit và 3 port I/O 8-bit. Giao diện vào ra đ−ợc sử dụng để thực hiện thiết lập chế độ cho board điều khiển, ch−ơng trình đ−ợc download và chạy với thời gian thực.
Để đồng nhất sự hoạt động của DSP và các ch−ơng trình của máy chủ thì một port ngắt hai chiều phải đ−ợc tính đến để cho phép máy chủ có thể ngắt DSP và ng−ợc lại.
Mạch ghép nối I/O giữa máy chủ và DS1102 bao gồm một khối gồm 7 port I/O liền nhau. Các công tắc trên board đ−ợc sử dụng để chọn các địa chỉ cơ bản của khối này với 64K địa chỉ vào ra của PC/AT.
Giao diện máy chủ của DS1102 chứa những thanh ghi với độ rộng khác nhau (8 hoặc 16-bit). Khi truy cập vào một thanh ghi riêng rẽ thì lệnh trao đổi thông tin vào ra phải đ−ợc sử dụng, ví dụ nh− thanh ghi 8-bit phải đ−ợc truy cập bằng cách sử dụng lệnh vào ra 8-bit cho thanh ghi có độ rộng 16-bit thì kết quả sẽ bị lỗi. Nếu ngôn ngữ cấp cao đ−ợc sử dụng để lập trình cho thanh ghi của giao diện máy chủ thì nó phải có bộ compiler để dịch cho đúng.
b. TMS320C31 DSP
TMS320C31 là một thành viên của họ TMS320 xử lý tín hiệu số VLSI. Nó có thể thực hiện nhân và thực hiện các phép tính toán song song trên mảng số nguyên và số thực trong một chu kỳ đơn. TMS320C31 cung cấp một không gian địa chỉ lớn với các chế độ địa chỉ có thể thay đổi cho phép ứng dụng các ngôn ngữ cấp cao để phát triển các ứng dụng.
Một số đặc tr−ng của TMS320C31:
* Thời gian thực hiện một chu kỳ lệnh là 33.33 ns * Mã của đối t−ợng có thể t−ơng thích với TMS320C31 * Hai khối RAM 1Kx32-bit on-chip
* Bộ nhớ l−u giữ các chỉ lệnh ch−ơng trình (truy cập nhanh) 64x32-bit * Từ giữ liệu và từ lệnh là 32-bit, còn từ địa chỉ là 24-bit
* 40/32-bit cho các phép nhân và ALU * Bộ chuyển đổi là 32-bit
* 8 thanh chứa 40-bit
* Câu lệnh gồm 2 hoặc 3 toán hạng * Port nối tiếp
* Bộ điều khiển DMA cho DMA đồng thời và hoạt động của CPU * 4 ngắt ngoài
* Hai Timer 32-bit
Trên đây chỉ mô tả các đặc tr−ng của TMS320C31 cần thiết cho các hoạt động và kiến trúc của DS1102.
DS1102 sử dụng cấu trúc trọng tài bus của TMS320C31 để tạo ra bộ nhớ off-chip của DSP có thể truy cập tới máy chủ, cho phép download nhanh mà không cần yêu cầu một ch−ơng trình điều khiển chạy trên DSP.
c. ADC
DS1102 có hai loại ADC:
Hai bộ biến đổi A/D 16-bit tần số lấy mẫu là 256 KHz Hai bộ biến đổi A/D 12-bit tần số lấy mẫu là 800KHz
Điện áp đầu vào ±10V, tất cả các đ−ờng trở về đều đ−ợc nối đất. Một sự biến đổi đ−ợc bắt đầu bằng cách đặt bit STROBE AD1 tới STROBE AD4 trong thanh ghi IOCTL.
Trạng thái của đầu ra của các bộ biến đổi có thể đ−ợc giám sát nhờ đọc
các bit thanh ghi IOCTL BUSY AD1 tới BUSY AD4.
Điều này có thể cho phép DSP theo dõi đ−ợc sự chuyển đổi dòng và đọc đ−ợc dữ liệu ADC sau khi chuyển đổi kết thúc.
d. DAC
DS1102 chứa một DAC 12 bit với phạm vi điện áp đầu ra có thể lập trình đ−ợc. DAC bao gồm 4 thanh ghi dữ liệu, 4 thanh ghi đầu ra, một thanh ghi chế độ và 1-bit Strobe trên thanh ghi IOCTL.
