【正文】 構(gòu) ： 改進(jìn)型的哈佛結(jié)構(gòu)是采用雙存儲(chǔ)空間和數(shù)條總線，即一條程序總線和多條數(shù)據(jù)總線。如： TMS320C54x 中的 FIRS 和 LMS 指令 ,專門(mén)完成系數(shù)對(duì)稱的 FIR 濾波器和 IIR 濾波器。 DSP 缺點(diǎn) ： 需要模數(shù)轉(zhuǎn)換；受采樣頻率的限制，處理頻率范圍有限；數(shù)字系統(tǒng)由耗電的有源器件構(gòu)成，沒(méi)有無(wú)源設(shè) 備可靠 。到 1991 年， TI 推出價(jià)格可與 16位微處理器不相上下的 DSP 芯片，首次實(shí)現(xiàn)批量單價(jià)低于 5美元，但所能提供的性能卻是其 5至 10 倍。 以 TMS320F28335 的 DSP 芯片為例介紹 DSP 主要工作方式。一旦電源上電，系統(tǒng)便處于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng) XRS 為低電平時(shí)， DSP 復(fù)位。 U2 是存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)凸輪角度設(shè)置以及機(jī)床相關(guān)的參數(shù)， U3 為斷電檢測(cè)芯片，用于檢測(cè) 24v 電源是否斷電。 FRAM 存儲(chǔ)器 特點(diǎn) ： 采用 20488 位存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)； 讀寫(xiě)次數(shù)高達(dá) 一 百億次；在溫度為55℃ 時(shí)， 10 年數(shù)據(jù)保存能力； 無(wú)延時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)；先進(jìn)的高可靠性鐵電存儲(chǔ)方式；連接方式為 高速串行接口（ SPI）總線方式，且具有 SPI 方式 0 和 3 兩種方式；總線頻率高達(dá) 5MHz； 硬件上可直接取代 E；具有先進(jìn)的寫(xiě)保護(hù)設(shè)計(jì)，包括硬件保護(hù)和軟件保護(hù)雙重保護(hù)功能；低功耗，待機(jī)電流僅為 10μA ；采用單電源 +5V 供電；工業(yè)溫度范圍： 40℃至 +85℃ ； 采用 8腳 SOP 或 DIP 封裝形式 。這對(duì)多數(shù)工控機(jī)來(lái)說(shuō)還是可以滿足要求的。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 10 圖 10 FM25C160 引腳圖 FRAM 存儲(chǔ)器的指令集 ： 以 FM25C160 為例， 如圖 10 所示， 其 SPI 協(xié)議有操作指令來(lái)控制。 表 2 FM25C16 引腳定義 引腳號(hào) 引腳名稱 I/O 功能 1 /CS I 片選 2 SO O 串行數(shù)據(jù)輸出 3 /WP I 寫(xiě)保護(hù)輸入 4 VSS I 接地端 5 SI I 串行數(shù)據(jù)輸入 6 SCK I 串行時(shí)鐘輸入 7 /HOLD I CPU 暫時(shí)中斷對(duì)FM25C16 的操作 8 VCC I +5V 電源 FRAM 存儲(chǔ)器的典型應(yīng)用 ： FRAM 技術(shù)的多功能性滿足多種不同的應(yīng)用。如果一個(gè)容量很大的存儲(chǔ) 系統(tǒng)配備了一個(gè)很小的讀緩存的話，這時(shí)候問(wèn)題會(huì)比較大的，因?yàn)?緩存的數(shù)據(jù)量非常小，相比整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)比例非常低，這樣隨機(jī)讀取 (數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的大多數(shù)情況 )的時(shí)候命中率也自然就很低，這樣的緩存 不但不能提高效率 (因?yàn)榻^大部分讀 IO都還要讀取磁盤(pán) )，反而會(huì)因?yàn)槊看稳テヅ渚彺娑速M(fèi)時(shí)間。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 12 PC1PC2D51 2 3FL211 2 3FL20OUT1COMOUT2PC3PC4D61 2 3FL231 2 3FL22OUT2COMOUT3PC5PC6D71 2 3FL61 2 3FL7OUT3COMOUT4PC7PC8D81 2 3FL7OUT4COMOUT51A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171OE12OE191Y1181Y2161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y43VCC20GND10U7VCCVCCGNDVCCGND1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9RNPWM8PWM9PWM7PWM1APWM2APWM10PWM3APWM4A123456789TM1EARTHGNDDC24VCOMOXIN1XIN2XIN3XIN4XIN51 2 3FL8EARTH 圖 11 I/O 接口電路 編碼器輸入輸出接口 編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。如果電源再次接通，那么位置讀數(shù)仍是當(dāng)前的，有效的； 不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標(biāo)記。程序初始化模塊主要硬件初始化、人機(jī)界面模塊。當(dāng)用戶修改了參數(shù)，并且保存修改的時(shí)候，程序?qū)⑦M(jìn)行寫(xiě) DRAM 存儲(chǔ)器操作，程序先寫(xiě)與之的身纏計(jì)數(shù)參數(shù)，在寫(xiě)電子凸輪參數(shù)、 機(jī)床參數(shù)、報(bào)警歷史記錄和校驗(yàn)和，最后清除磁軛FRAM 存儲(chǔ)器標(biāo)志后退出。如果是機(jī)床參數(shù)模式，將調(diào)用機(jī)床參數(shù)模式程序。最后，程序清除中斷標(biāo)志，推出中斷，返回主程序模塊。如果 1s后按鍵繼續(xù)按著，則說(shuō)明是長(zhǎng)按鍵，在程序里設(shè)計(jì)了 1s、 5s、 10s、 20s長(zhǎng)安功能。有兩種狀況例外，當(dāng)電子凸輪參數(shù)設(shè)置為 0~0 是。28~30 16 吳金戍 ,沈 慶 陽(yáng) ,郭庭吉 ,8051 單 片機(jī) 實(shí) 踐與 應(yīng) 用 [M]北京 :清 華 大學(xué)出版社 . 17宋沛 ,格雷 碼 到 BCD 碼 的 轉(zhuǎn)換 [J],機(jī) 電 工程技 術(shù) 。 //定義一個(gè) 8位變量 用來(lái)做循環(huán) 8次移位 HC595_STCP=0。 //鐘信號(hào)線上升沿時(shí) 數(shù)據(jù)移位 } HC595_STCP=1。 DAN: LCALL FSUB。 //讀操作信號(hào) 寫(xiě)指令和寫(xiě)數(shù)據(jù)子程序 PR1： LCALL ST01 //參數(shù)指令寫(xiě)入入口 MOV A, DAT1 LCALL PR13 //寫(xiě)入?yún)?shù) PR11： LCALL ST01 MOV A, DAT2 LCALL PR13 PR12： LCALL ST01 MOV A, COM LJMP PR14。 //CD=1 CLR RD。 MOV COM, 41H。 LCALL PR12。 //設(shè)置循環(huán)量 MOV R4， 20H。 //設(shè)置自動(dòng)寫(xiě)方式 LCALL PR12。 //顯示方式設(shè)計(jì)邏輯“或”合成 LCALL PR12。 //設(shè)置文本顯示區(qū)域首地址 MOV DAT2， 08H。 //讀操作 SETB RD RET 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 24 初始化設(shè)置子程序 INT:MOV DAT1， 00H。 //CD=0 數(shù)據(jù)寫(xiě)入入口 PR14： MOV P1。 FSUB:CJNE R3.0FFH,$+5。 //延時(shí) 1s JDJJ:JB ， DAN。NUM8。 按鍵顯示程序 IFNDEF __HC595_H__ DEFINE__HC595_H__ INCLUDE //包含單片機(jī) IO 以及寄存器的頭文件 INCLUDE //包含 NOP 空指令的頭文件 DEFINE UCHAR DEFINE UINT USIGNED SIN/*宏定義相關(guān)引腳 與單片機(jī)頭文件有關(guān)系 DEFINE HC595_DS P34 //串行數(shù)據(jù)輸入端引腳 數(shù)據(jù) DEFINE HC595_STCP P33 DEFINE HC595_SHCP P32 //上升 沿時(shí) 寄存器的數(shù)據(jù)移位。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我的知識(shí)領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴(kuò)展，專業(yè)技能得到進(jìn)一步提高，同時(shí)增強(qiáng)了分析和解決實(shí)際的綜合能力。如果等于 1，則松開(kāi)標(biāo)志，同時(shí)清除相應(yīng)的一些變量和標(biāo)志。 1ms周期中斷流程是，程序先進(jìn)入定時(shí)模塊，這里的軟件定時(shí)器主要用于鍵盤(pán)掃描的 20ms消抖延時(shí)、數(shù)碼管的閃爍延時(shí)等；然后進(jìn)入顯示掃描模塊。在壓機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，程序禁止用戶修改參數(shù)的任何操作。 控制軟件 主程序 初始化模塊 1ms中斷模塊 50us中斷模塊 斷電中斷模塊 寫(xiě)FRAM模塊 人機(jī)界面模塊 掃描角度指示燈、數(shù)碼管及按鍵 電子凸輪 生產(chǎn)計(jì)數(shù) 上死點(diǎn)停機(jī)處理 測(cè)速 輸入輸出處理 第二角度處理 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 15 圖 15 寫(xiě) FRAM 存儲(chǔ)器處理 人機(jī)界面模塊 人機(jī)界面模塊流程如圖 16 所示， 程序進(jìn)入人際界面模塊，這里又分成角度值石凳和數(shù)碼管書(shū)安心處理、狀態(tài)顯示處理、堅(jiān)實(shí)模式處理、與之生產(chǎn)技術(shù)模式處理、電子凸輪參數(shù)模式處理和機(jī)床參數(shù)處理等。 50us中斷執(zhí)行控制處理，由電子凸輪、生產(chǎn)計(jì)數(shù)、上四點(diǎn)停機(jī)處理、測(cè)速、輸入輸出處理、第二角度處理幾個(gè)模塊組成。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。編碼器的工作原理及作用：它是一種將旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號(hào)的旋轉(zhuǎn)式傳感器，這些脈沖能用來(lái)控制角位移，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結(jié)合在一起，也可用于測(cè)量直線位移 。 回寫(xiě) ： 用于寫(xiě)功能的那部分緩存被稱為寫(xiě)緩存 (Write Cache)。 其應(yīng)用主要包括：數(shù)據(jù)采集和記錄，存儲(chǔ)配置參數(shù) (Configuration/Setting Data)，非易失性緩沖 (buffer)記憶和 SRAM 的取代和擴(kuò)展等。 當(dāng)片選信號(hào)有效時(shí)（ /CS=0） ，對(duì) FM25C160 操作的第一個(gè)字節(jié)為命令字，緊接其后的是 11 位有效地址和傳送數(shù)據(jù)。這里特別提出的是寫(xiě)入次數(shù)， FRAM 比EPROM 或 EEPROM 要大得多。其應(yīng)用范圍包括對(duì)寫(xiě)周期時(shí)序有嚴(yán)格要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和使用 EEPROM時(shí)由于其寫(xiě)周期長(zhǎng)而可能會(huì)引起數(shù)據(jù)丟失的工業(yè)控制等領(lǐng)域。 FRAM 存儲(chǔ)器 FRAM 存儲(chǔ)器概述 ： WFRAM 是由美國(guó) Ramtron 公司生產(chǎn)的非易失性鐵電介質(zhì)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器。所選的電源器件 TPS73HD30l 一旦 加電 ， 其輸出電壓緊隨輸入電壓，當(dāng)輸出電壓達(dá)到啟動(dòng) RESET 的最小電壓時(shí) (溫度為 25℃ 時(shí)，其電壓為 1． 5 V)，引腳 RESET 輸出低電平，并且至少保持 200ms，從而滿足復(fù)位要求。 圖 7 TMS320F28335 實(shí)物圖 TMS320F28335 主要性能和參數(shù)： 高性能的靜態(tài) CMOS 技術(shù)，指令周期為 6． 67 ns，主頻達(dá) 150MHZ； 高性能的 32 位 CPU，單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元 (FPU)，采用哈佛流水線結(jié)構(gòu)，能夠快速執(zhí)行中斷響應(yīng)，并具有統(tǒng)一的內(nèi)存管理模式，可用 C／ C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)復(fù)雜無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 8 的數(shù)學(xué)算法； 6 通道的 DMA 控制器 。 TI 首家提供可定制 DSP—— cDSP， cDSP 基于內(nèi)核 DSP 的設(shè)計(jì)可使 DSP 具有更高的系統(tǒng)集成度，大大加速了產(chǎn)品的上市時(shí)間。隨著這個(gè)時(shí)代的成熟， DSP 進(jìn)入了發(fā)展的第二階段，在這個(gè)階段， DSP 代表數(shù)字信號(hào)處理器，這些 DSP 器件使我們生活的許多方面都發(fā)生了巨大的變化。如 TMS320C54x 的運(yùn)算速度為 100MIPS 7 硬件配置強(qiáng) ： 新一代的 DSP 芯片具有較強(qiáng)的接口功能，除了具有串行口、定時(shí)器、主機(jī)接口音（ HPI）、 DMA 控制器、軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器等片內(nèi)外設(shè)外，還配有中斷處理器、 PLL、片內(nèi)存儲(chǔ)器、測(cè)試接口等單元電路，可以方便地構(gòu)成一個(gè)嵌入式自封閉的處理器。 ② 提供了存儲(chǔ)指令的高速緩沖器（ Cache）和相應(yīng)的指令，當(dāng)重復(fù)執(zhí)行這些指令時(shí)，只需讀入一次就可連續(xù)使用，不需要再次從程序存儲(chǔ)器中讀出，從而減少了指令執(zhí)行所需要的時(shí)間。再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。 74HC595 的 特點(diǎn)：高速移位時(shí)鐘頻率 Fmax25MHZ； 標(biāo)準(zhǔn)串行（ SPI）接口 ； CMOS 串行輸出，可用于多個(gè)設(shè)備的級(jí)聯(lián) ； 低功耗： TA =25℃ 時(shí)， Icc=4μA （ MAX） ；8位串行輸入 /8 位串行或并行輸出 存儲(chǔ)狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài) ； 輸出寄存器（三態(tài)輸出：就是具有高電平、低電平和高阻抗三種輸出狀態(tài)的門(mén)電路）可以直接清除 100MHz的移位頻率 。同時(shí)，輸入的另一個(gè)電壓，經(jīng)過(guò)降壓，分別由 1OUT和 2OUT輸出 。輸出接口由兩個(gè)集成電路、光耦以及與之相連二極管組成，用于輸出凸輪信號(hào)和控制離合器信號(hào)。具有原點(diǎn)補(bǔ)償功能。 方案二 ： 圖 2 電子 凸輪控制器的 原理 框圖 方案二的 原理框圖 如圖 2所示， 此方案中， 凸輪控制器有按鍵顯示