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dsp（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來處理大量信息的器件。tms320c31是ti公司的第三dsp芯片，它的基本結(jié)構(gòu)包括：（1）程序文憑間與數(shù)據(jù)空間分開的總線結(jié)構(gòu)，可以對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器這兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器進(jìn)行獨(dú)立編址、獨(dú)立訪問；（2）流水線結(jié)構(gòu)，以三級(jí)流水線操作為例，在每個(gè)指令周期內(nèi)，三條不同的指令都處于激活狀態(tài)，但處于不同的階段，分別為取指、譯碼和執(zhí)行；（3）專用的硬件乘法器，使乘法可以在單周期內(nèi)完成；（4）特殊的dsp指令；（5）快速的指令周期，可以達(dá)到33.3ns,即每秒能執(zhí)行60m條指令。 由一片tms320c31加上存儲(chǔ)器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元和外設(shè)接口就可以構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，但這種方案若要達(dá)到高速實(shí)時(shí)控制則是不可行的。這里采用tms320c31和一個(gè)通用微處理器80c196一起來作為這個(gè)高速實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的cpu.其中80c196作為主機(jī)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集處理、外部系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制和驅(qū)動(dòng)以及人機(jī)接口等功能；tms320c31作為從機(jī)，負(fù)責(zé)復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)。這樣可以使tms320c31專注于算法的計(jì)算，充分利用它高速數(shù)據(jù)處理的
●在47mhz的工作時(shí)鐘及非cdma工作模式下，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)11．75mbits／s； ●具有片內(nèi)可編程的抽樣頻率及載波頻率； ●可為片外處理器及同步／解調(diào)器提供方便靈活的32比特接口； ●可提供同步cdma、異步cdma及非cdma等多種工作方式； ●為cmos全數(shù)字直接擴(kuò)頻收發(fā)機(jī)，采用3.3v工作電壓，功耗很低； ●采用100腳pqlp封裝形式。 3 基于sc2001的直擴(kuò)系統(tǒng) 3.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 結(jié)合astra sc2001的特點(diǎn)，筆者以ti公司的數(shù)字信號(hào)處理芯片tms320c31和astra sc2001為核心設(shè)計(jì)了一個(gè)長(zhǎng)碼擴(kuò)頻系統(tǒng)。其原理如圖2所示。該系統(tǒng)首先將dsp進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，并用eprom及ram擴(kuò)展dsp的存儲(chǔ)空間，用數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成dsp的前向及后向通道。然后，根據(jù)astrasc2001的接口時(shí)序及tms320c31的讀寫時(shí)序設(shè)計(jì)二者之間的接口電路，具體電路如圖3所示。系統(tǒng)中器件的選擇可根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理器tms320c31和astra sc2001的工作頻率及工作特點(diǎn)而定。本系統(tǒng)中，tms320c31的工作頻率是40mhz，eprom用的是四片tms27
功能相對(duì)較弱些。 dsp中斷的設(shè)置主要包括中斷服務(wù)程序的編寫，中斷向量表的設(shè)置，中斷寄存器的初始化等內(nèi)容。本文以ti公司tms320系列dsp為例，說明用c語言設(shè)置中斷向量表的方法。并給出實(shí)例進(jìn)行說明。 2、中斷向量表的定位 中斷服務(wù)程序的地址（中斷向量）要裝載到存儲(chǔ)器的合適區(qū)域。一般這些向量都定位在0x0開始的程序存儲(chǔ)器中。但有些處理器要求或者可以在其他的存儲(chǔ)區(qū)域安裝中斷向量。 對(duì)于微處理器模式下的tms320c25、tms320c26、tms320c28、tms320c30、tms320c31，中斷向量定位于0x0開始的地址。對(duì)于微計(jì)算機(jī)/程序引導(dǎo)模式下的tms320c31的中斷向量定位于0x809fc1，tms320c26的中斷向量定位于0xffa0。中斷向量表的定位是與pmst寄存器的iptr位有關(guān)，有效的中斷向量表的基地址是0x0，0x800，0x1000，0x1800，0x2000，…0xf800。 tms320c4x的復(fù)位向量定位在四個(gè)地址之一，這四個(gè)地址由外部引腳resetloc0和resetloc1決定。tms320c4x的中斷向量可存在于任何512字范圍的存儲(chǔ)器中
性、低成本和低功耗等的有效途徑。 1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集器系統(tǒng)概述 航空發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集器的主要任務(wù)是采集發(fā)動(dòng)機(jī)以及滑油系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、旋翼和主減速器的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)打包后，通過串行通訊鏈路發(fā)送給顯示系統(tǒng)以及其他設(shè)備進(jìn)行顯示或使用；并且當(dāng)出現(xiàn)告警時(shí)，將告警信號(hào)發(fā)送給告警系統(tǒng)；此外還輸出傳感器激勵(lì)電源為傳感器供電。需要采集的參數(shù)較多，主要類型有：模擬量、開關(guān)量以及頻率量。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集器系統(tǒng)的信號(hào)處理及數(shù)據(jù)通訊任務(wù)的特點(diǎn)，我們采用了美國(guó)德州儀器公司(以下簡(jiǎn)稱美國(guó)ti公司)的tms320c31浮點(diǎn)型數(shù)字信號(hào)處理器作為發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)采集器的控制核心。tms320c31是ti公司的浮點(diǎn)型數(shù)字信號(hào)處理器，它是一種高性能32位微處理器，其內(nèi)部總線采用了哈佛結(jié)構(gòu)，即程序和數(shù)據(jù)采用2個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址和取址，故取址和編址能完全重疊運(yùn)行；并采用流水線作業(yè)方式，1個(gè)時(shí)鐘周期可執(zhí)行1條指令；片內(nèi)具有專用硬件乘法器，片上集成有40位浮點(diǎn)運(yùn)算和其它功能，具有支持邊界掃描測(cè)試功能等。tms320c31處理器的中斷資源包括4種外部中斷：串口發(fā)送、接收中斷，2個(gè)定時(shí)器中斷及dma中斷，這些均為電平觸
摘 要 介紹了基于數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)的靜止同步補(bǔ)償器 (statcom)高精度脈沖發(fā)生器及其控制器的設(shè)計(jì)及動(dòng)模實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。電壓源逆變的多重化合成是statcom的核心概念，而精確驅(qū)動(dòng)脈沖的產(chǎn)生又是其中的關(guān)鍵技術(shù)，采用數(shù)字信號(hào)處理器tms320c31設(shè)計(jì)了精度高、相位抖動(dòng)小、穩(wěn)定性好的statcom脈沖發(fā)生器和控制器，在±10 kvar statcom動(dòng)模裝置上的運(yùn)行表明該方案可以滿足工程要求。 關(guān)鍵詞 靜止同步補(bǔ)償器 脈沖發(fā)生器 數(shù)字信號(hào)處理器 0 引言 靜止同步補(bǔ)償器(statcom)是一種可以連續(xù)光滑調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)無功功率的并聯(lián)型靈活交流輸電系統(tǒng)設(shè)備，目前用于配電系統(tǒng)的中等容量的statcom 已有商業(yè)化產(chǎn)品。我國(guó)首臺(tái)±20 mvar statcom即將投運(yùn)，其中控制器和脈沖發(fā)生器是statcom的重要組成部分，前者根據(jù)用戶參考設(shè)定和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)確定statcom應(yīng)輸出的無功電流；后者則執(zhí)行前者的指令，向逆變器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)。它們的性能將直接影響statcom輸出電流的質(zhì)量，從而影響用戶端電壓質(zhì)量。例如，脈沖發(fā)生器輸出脈沖最小分度的精度不夠時(shí)會(huì)使無功調(diào)節(jié)不夠光滑，
較載波和參考波，因而兩個(gè)信號(hào)的抽樣頻率越高誤差就越小?？紤]數(shù)字信號(hào)處理器的實(shí)時(shí)處理能力，本系統(tǒng)采用每隔0.3°比較一次的方法，即抽樣頻率為60 khz。由于周期三角波頻率為2.5khz，所以只需要24點(diǎn)幅值信息即可以滿足要求。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，程序中構(gòu)造兩張表，一張為24點(diǎn)的調(diào)制三角波幅值表，另一張為參考波幅值表，即0°～360°之間間隔0.3°共1200點(diǎn)的參考波幅值，參考波幅值由另外一個(gè)控制芯片提供，通過雙口ram提供本系統(tǒng)數(shù)字接口。脈沖發(fā)生器的硬件結(jié)構(gòu)如圖8。圖中的控制器由另外一個(gè)dsp芯片（tms320c31）實(shí)現(xiàn)，輸出的控制變量為逆變器輸出電壓的參考值，兩個(gè)dsp芯片之間通過雙口ram交換數(shù)據(jù)。同步信號(hào)發(fā)生電路完成對(duì)電網(wǎng)電壓信號(hào)的濾波和整形處理，在正弦信號(hào)的每個(gè)負(fù)向過零點(diǎn)產(chǎn)生向dsp申請(qǐng)外部中斷的窄脈沖。載波值表存儲(chǔ)于片內(nèi)ram上，每個(gè)中斷周期進(jìn)行刷新變址寄存器中的數(shù)值來更新當(dāng)前所指表中數(shù)據(jù)的位置，以便和雙口ram中的參考波的幅值進(jìn)行比較。定時(shí)器0由外部同步脈沖觸發(fā)并將角度信息值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的時(shí)鐘周期數(shù)加載到定時(shí)器1以及串口計(jì)數(shù)器的周期計(jì)數(shù)器中，用于觸發(fā)計(jì)數(shù)器1和串口中斷程序。 與硬件結(jié)構(gòu)相應(yīng)
，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有一定的裕量。 mops(millions of operations per second)，每秒執(zhí)行百萬操作。這個(gè)指標(biāo)的問題是什么是一次操作，通常操作包括cpu操作外，還包括地址計(jì)算、dma訪問數(shù)據(jù)傳輸、i/o操作等。一般說mops越高意味著乘積-累加和運(yùn)算速度越快。mops可以對(duì)dsp芯片的性能進(jìn)行綜合描述。 mflops（million floating point operations per second），百萬次浮點(diǎn)操作/秒，這是衡量浮點(diǎn)dsp芯片的重要指標(biāo)。例如tms320c31在主頻為40mhz時(shí)，處理能力為40mflops，tms320c6701在指令周期為6ns時(shí)，單精度運(yùn)算可達(dá)1gflops。浮點(diǎn)操作包括浮點(diǎn)乘法、加法、減法、存儲(chǔ)等操作。應(yīng)注意的是，廠家提供的該指標(biāo)一般是指峰值指標(biāo)，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意留有一定的裕量。 mbps(million bit per second)，它是對(duì)總線和i/o口數(shù)據(jù)吞吐率的度量，也就是某個(gè)總線或i/o的帶寬。例如對(duì)tms320c6xxx、200mhz時(shí)鐘、32bit總線時(shí)，總線數(shù)據(jù)吞吐率則為800mbyte/s或6400
1.1 dsp模塊 基于dsp的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般采用ti公司的tms320c24x系列芯片，但24x系列是16位定點(diǎn)處理器，運(yùn)算能力有限。不能滿足本系統(tǒng)規(guī)劃的高速高精要求，為此，我們選用了ti公司的tms320c32 dsp作為主控芯片。 tms320c3x系列芯片是美國(guó)ti公司推出的第一代浮點(diǎn)dsp芯片，具有豐富的指令集、很高的運(yùn)算速度、較大的尋址空間和較高的性價(jià)比，在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。tms320c32是tms320系列浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器的新產(chǎn)品，在tms320c30和tms320c31的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)化和改進(jìn)。在結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)主要包括可變寬度的存儲(chǔ)器接口、更快速的指令周期時(shí)間、可設(shè)置優(yōu)先級(jí)的雙通道dma處理器、靈活的引導(dǎo)程序裝入方式、可重新定位的中斷向量表以及可選的邊緣/電平觸發(fā)中斷方式等。 對(duì)tms320c32的開發(fā)可以用匯編語言，也可以用c語言。使用匯編語言的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行速度快、可以充分利用芯片的硬件特性，但開發(fā)速度較慢，程序的可讀性差；而c語言的優(yōu)勢(shì)在于編程容易、調(diào)試快速、可讀性好，可以大大縮短開發(fā)周期，但c語言對(duì)于其片內(nèi)的沒有映射地址的特殊功能寄存器不能操作，如if
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