【正文】 試(ADCADCADCADC4置1)文檔保存數(shù)據(jù)若將通道選擇控制字設(shè)置為了03H,則只打開了通道ADCADC2，串行發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)就會只發(fā)送1通道和2通道的時(shí)域采集數(shù)據(jù)，： 主程序測試(ADCADC2置1)結(jié)果7 結(jié)論機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程故障主要是針對大型機(jī)電設(shè)備主機(jī)和多輔助功能分布和地域分布的特點(diǎn)，通過工業(yè)局域網(wǎng)把分布于各個局部現(xiàn)場，獨(dú)立完成特定功能的本地計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來，以實(shí)現(xiàn)資源共享、協(xié)同工作、分散監(jiān)測和集中操作、管理與診斷功能的工業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，本文圍繞實(shí)現(xiàn)以TMS320F2812為CPU的遠(yuǎn)程故障故障診斷系統(tǒng)為中心問題，從理論和實(shí)踐的角度對相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究，本文主要工作總結(jié)如下：介紹了德州儀器公司的TMS320C2000系列芯片的TMS320F2812的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理、包括模數(shù)轉(zhuǎn)換、串行通信模塊、事件管理模塊等。 IO測試(DODODODO4置1)結(jié)果 主程序的測試結(jié)果主程序主要用來完成各個功能模塊的選擇行調(diào)用，功能控制字functioncontrl和通道選擇控制字channelcontrl1的格式分別如下圖：保留CANSCIFFTADCCAPDI/DO7 6 5 4 3 2 1 0 functioncontrl保留CAP2CAP1ADC4ADC3ADC2ADC17 6 5 4 3 2 1 0 channelcontrl1若設(shè)置functioncontrl的控制字為15H,channelcontrl2的控制字為FFH，就使能了SCI串行通信、AD轉(zhuǎn)換和DI/DO動能，同時(shí)也打開了通道AAAA4和頻率輸入2由于串行發(fā)送是定義的不論使能與否都先發(fā)送數(shù)字輸入量和頻率輸入量，而模擬通道發(fā)送則是根據(jù)通道的使能選擇性發(fā)送，接收到的字符如圖所示，且每兩路路信號間的間隔為5個空格。 IO測試(DO1DO2置1)結(jié)果若設(shè)置channelcontrl2的控制字為FFH，則輸出時(shí)DODODODO會置1，相對應(yīng)的GPIOF1GPIOFGPIOFGPIOF8變?yōu)?。 模數(shù)轉(zhuǎn)換測試結(jié)果 DIDO程序測試結(jié)果IO測試程序主要由上位機(jī)發(fā)出4路數(shù)字輸出的控制字，端口GPIOF8～GPIOF11就會變成相應(yīng)的設(shè)置值，其中DO1對應(yīng)GPIOF1DO2對應(yīng)GPIOFDO3對應(yīng)GPIOFDO4對應(yīng)GPIOF8，通道channelcontrl2的控制字格式如下：保留DI2DI1DO4DO3DO2DO1 7 6 5 4 3 2 1 0 若設(shè)置channelcontrl2的控制字為F3H，則輸出時(shí)DODO2會置1，相對應(yīng)的GPIOF11 、GPIOF10變?yōu)?。當(dāng)傳送或接收完成產(chǎn)生中斷時(shí),判斷相應(yīng)的全局中斷標(biāo)志寄存器(GIF0/ 1) 中的位可以找到中斷源來做相應(yīng)的處理,如果是郵箱中斷,可以通過GIF寄存器中的MIV位來找到產(chǎn)生中斷的郵箱來處理。當(dāng)配置為接收郵箱時(shí),每一個郵箱成功接收數(shù)據(jù)后,郵箱的接收信息懸掛寄存器(RMP)中相應(yīng)的位都會為1并且初始化一個中斷,在CPU從郵箱讀取數(shù)據(jù)之前,需要清除RMP位。4)啟動傳送或接收當(dāng)配置為發(fā)送郵箱時(shí),以郵箱1為例,設(shè)定相應(yīng)郵箱的傳送請求標(biāo)志(TRS)為1,當(dāng)相應(yīng)郵箱的傳送應(yīng)答標(biāo)志(TA)被設(shè)定時(shí),表明已經(jīng)成功傳送了數(shù)據(jù)。3)配置中斷并且安裝中斷矢量CAN有兩種中斷類型,一種是郵箱對象中斷,另一種是系統(tǒng)中斷。將標(biāo)識符、數(shù)據(jù)長度和要發(fā)送的數(shù)據(jù)裝入郵箱的相應(yīng)位即完成發(fā)送郵箱的配置[31]。各部分程序流程圖如下： send1采樣頻率發(fā)送程序流程圖 send2實(shí)型數(shù)組發(fā)送程序流程圖 正負(fù)實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換字符型路徑流程圖 發(fā)送控制程序流程圖 CAN發(fā)送程序1)CAN口初始化初始化包括使能CAN模塊的時(shí)鐘、配置CAN管腳、初始化MC寄存器、清除中斷標(biāo)志位、配置位定時(shí)參數(shù)和配置接收屏蔽等工作。對于頻域信號，若FFT功能使能，順序檢查通道使能標(biāo)志AAAA4，若使能則發(fā)送相應(yīng)通道的頻域數(shù)據(jù)。由于發(fā)送中遇到正負(fù)數(shù)變字符數(shù)時(shí)遇到處理過程不通用的情況，故采用了將負(fù)數(shù)求反后賦給c再對c進(jìn)行字符串變換，在發(fā)送控制程序中，首先把數(shù)據(jù)量較少的數(shù)字輸入DIDI2，頻率輸入CAPCAP2發(fā)送出去。再依次發(fā)送b[7]中的每個字符，每兩個數(shù)據(jù)之間保留一位空格。對于通道時(shí)域和頻域信號之類的數(shù)據(jù)，因?yàn)樗歉↑c(diǎn)float數(shù)組型，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了發(fā)送函數(shù)send2(Uint16 senddata2[1024]，Uint16 number)來發(fā)送此類數(shù)據(jù)，該函數(shù)有兩個參數(shù)，一個是要發(fā)送的數(shù)組Uint16 senddata2[1024]，另一個是通道號Uint16 number。對于頻率輸入量，在發(fā)送時(shí)首先將整型數(shù)據(jù)CAPI、CAP2經(jīng)過運(yùn)算求倒數(shù)算出檢測頻率，計(jì)算公式如下，再將f變換為字符數(shù)組放在d[10]中,即保留2位整數(shù)，7位小數(shù)。(3).文件頭部包含include “”(4).程序中輸入規(guī)定代碼 FFT處理程序 SCI發(fā)送程序SCI發(fā)送程序執(zhí)行的功能是將系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)一并發(fā)送到上位機(jī)，由于串行發(fā)送緩沖器SCITXBUF是一個8位的緩沖器，故在發(fā)送中需要把數(shù)據(jù)分開為多個8位單元分時(shí)進(jìn)行發(fā)送。(2).。FFT的具體數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程可從任意一本數(shù)字信號處理書中找到，限于篇幅，這里只講具體實(shí)現(xiàn)過程。其中2FFT算法最為常用。直到1965年圖基()和庫利()發(fā)現(xiàn)了第一種快速傅立葉變換(FastFourlerTransform，F(xiàn)FT)，情況才發(fā)生了變化。離散傅立葉變換(DFT)是對有限點(diǎn)離散采樣，使數(shù)字信號處理可以在頻域采用數(shù)字運(yùn)算的方法進(jìn)行，在信號處理中起核心作用。信號可以用時(shí)域和頻域兩種方法表示。若該標(biāo)志為1則啟動對該路信號的FFT變換。當(dāng)conversioncount變化到1024時(shí)就停止定時(shí)器T1工作，這樣就不會產(chǎn)生定時(shí)器周期中斷，程序就不會再進(jìn)入中斷服務(wù)程序，保證讀取的數(shù)據(jù)不會被重寫。采用定時(shí)器T1產(chǎn)生周期中斷來觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換，使能轉(zhuǎn)換序列結(jié)束后的中斷標(biāo)志。由于在串行發(fā)射時(shí)考慮到對不同通道組合時(shí)的發(fā)出的數(shù)據(jù)的識別，采用在發(fā)送各通道數(shù)據(jù)前加上通道號，每個通道號后空兩空格，每個數(shù)據(jù)之間留以空格，這些都在串口發(fā)送里設(shè)置，通道號設(shè)置如下：1：1通道時(shí)域值2：2通道時(shí)域值3：3通道時(shí)域值4：4通道時(shí)域值5：1通道頻域值6：2通道頻域值7：3通道頻域值8：4通道頻域值這樣就可以讓上位機(jī)接收后識別出所發(fā)送的數(shù)據(jù)是屬于那一通道的哪個域的值。選擇定時(shí)器T1的周期值，即采樣周期的值frequency。、： CAP采樣程序 CAP1中斷服務(wù)程序 CAP2中斷服務(wù)程序 ADC模擬量采集程序模擬量采集程序是本系統(tǒng)的一個比較核心的步驟，在設(shè)計(jì)時(shí)采用2812內(nèi)部ADC轉(zhuǎn)換器的順序采樣模式，一次采集四路信息，放到voltagevoltagevoltagevoltage4四個數(shù)組里，每個數(shù)組為1024個單元，實(shí)型float型。當(dāng)兩級緩沖器中有兩個數(shù)據(jù)時(shí)就會觸發(fā)中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到兩通道的使能選擇共有三種形式，使能CAP使能CAP同時(shí)使能CAPCAP2。如此依次下去，完成DODODO4的設(shè)置。從而完成數(shù)字輸入的采集工作。這兩位分別對應(yīng)于DIDI2。： 系統(tǒng)初始化程序 數(shù)字輸入輸出程序數(shù)字輸入輸出程序主要用來檢測兩路數(shù)字輸入DIDI1的電平情況，設(shè)置四路數(shù)字輸出DODODODO4。使能SEQ1排序器的結(jié)束中斷標(biāo)志，并使能事件管理器A的事件啟動ADC轉(zhuǎn)換。定時(shí)器T2的時(shí)鐘頻率為25MHz，可檢測其頻率范圍以內(nèi)的信號。在I/O數(shù)字輸入輸出初始化部分選擇了用來作為輸入和輸出的引腳，并設(shè)定的引腳的輸入輸出方式，它們分別是DO1（GPIOF11）、DO2（GPIOF10）、DO3（GPIOF9）、DO4(GPIOF9)、DI1（GPIOF12）、DI2(GPIOF13）。 系統(tǒng)工作主程序 初始化程序初始化程序主要用來執(zhí)行系統(tǒng)開始工作之前的一些最基本的設(shè)置，以保證系統(tǒng)的正常工作。當(dāng)主程序檢測完最后一個程序后回到等待接收控制命令字的程序段，如果有新的控制命令傳來，則模塊就會按照新的設(shè)定的工作方式向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，否則就會一直等待命令，或關(guān)機(jī)停止。//通道使能標(biāo)志DO1,DO2,DO3,DO4。讀取完控制命令后,程序?qū)⒃O(shè)置各功能標(biāo)志變量：io_enable,cap_enable,adc_enable,fft_enable,sci_enable,can_enable。對相應(yīng)的位置1將使能該功能或通道。在該程序段采用了while語句，循環(huán)體語句是一個空語句,當(dāng)檢測到SCI接收標(biāo)志位為1時(shí)，開始讀取上位機(jī)傳來的控制命令。 CCS主界面 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序主要用來執(zhí)行接收上位機(jī)的控制命令，使能對各種功能的調(diào)用，選擇被測的通道信號，選通SCI或CAN總線的方式發(fā)送所選擇的通道數(shù)據(jù)。在該環(huán)境中創(chuàng)建一個工程，然后添加所需文件，如果程序沒有錯誤，名字與工程名相同。首先在“SetupCCS2’C2000”中為實(shí)驗(yàn)板配置正確的硬件仿真器，其他選項(xiàng)使用缺省設(shè)置，再保存退出。在系統(tǒng)上安裝好代碼編譯器軟件之后，桌面上出現(xiàn)“SetupCCS2’C2000”和“CCS’C20O0”兩個快捷方式，前者用來對該編譯器的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行配置，后者打開為程序調(diào)試仿真環(huán)境。(3)Debuger調(diào)試環(huán)境:與硬件仿真器配合使用，能訪問DSP系統(tǒng)的所有資源。(2)JTAG硬件仿真器:可以完全透明地訪問DSP的所有資源而不占用用戶任何資源。電路圖如圖所示第59頁 共59頁 ZONE6區(qū)域外擴(kuò)512KRAM電路圖 ZONE6區(qū)域外擴(kuò)512KRAM電路圖5 軟件設(shè)計(jì) 軟件編譯環(huán)境CCS介紹該系統(tǒng)選用的DSP器件為Tl公司的TMSS320F2812DSP處理器，選用合適的開發(fā)工具便可以調(diào)試DSP系統(tǒng)的硬件和軟件[30]。在系統(tǒng)仿真調(diào)試時(shí)可以分配為程序空間、數(shù)據(jù)空間。當(dāng)要寫入數(shù)據(jù)時(shí):WE、OE、CE都為低電平時(shí)，I/O口數(shù)據(jù)寫入AO～A18所指地址空間內(nèi)。當(dāng)CPU運(yùn)行在150MHz的時(shí)候，地址和數(shù)據(jù)的最小有效時(shí)間為3個時(shí)鐘周期，即約為2Ons，所以該存儲器接口不用考慮時(shí)序設(shè)計(jì)的問題。其中，Zone0和1共用1個片選線XZCS0AND1，Zone6和7共用1個片選線XZCS6AND7。TMS320F2812的外部存儲器接口包括:19位地址線、16位數(shù)據(jù)線、3個片選線及讀/寫控制線。因?yàn)檫@部分RAM能以150MIPS的速度進(jìn)行訪問，所以該18K字節(jié)的RAM是非常寶貴的[29]。HCPL0630為lOM高速光藕完全可以滿足本系統(tǒng)SN65HVD231收發(fā)芯片和HCPL0631組成CAN信息收發(fā)電路如圖所示?？紤]到系統(tǒng)的可靠性，在本系統(tǒng)中采用Agilent公司的HCPL0631雙路光電耦合芯片一來對的要求。在綜合分析了SN65HVD231芯片的功能以后，按照不同的要求，采用了兩種工作模式，斜率模式通常用在低速模式，并且沒有使用屏蔽電纜的情況，在這種情況下，不需要加光禍。其中TXD和RXD引腳是芯片和CAN控制器的連接引腳，由于本文采用的是TMS320F2812[2芯片(內(nèi)嵌CAN模塊)，所以TXD引腳接2812的GPIOF6,RXD引腳接2812GPIOF7,Vref為參考電壓輸出，作為輸出電壓的參考。在傳輸線兩端并聯(lián)兩個120Ω的匹配電阻，以克服長線效應(yīng)，減小通訊介質(zhì)中信號的反射。 SCI串行處理電路圖 CAN通信模塊TMS320F2812集成了一個完整的CAN控制器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)不必外加CAN控制器來實(shí)現(xiàn)CAN總線的底層協(xié)議。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了一個二極管(1N4007)。由于SCI的輸?shù)遁敵鰹?～，而RS232為12～+12V且為負(fù)邏輯，因此需采用芯片MAX232進(jìn)行串行通訊的電平及邏輯轉(zhuǎn)換。外部開關(guān)量輸入的信號經(jīng)過電阻后，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)亮，并耦合光電三極管時(shí)期使其導(dǎo)通使其DSP引腳置高，反之，使其DSP引腳置低，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)量輸入的電平轉(zhuǎn)換，電路圖如下 數(shù)字輸入信號處理電路圖 數(shù)字輸出模塊由于DSP的I/,不足以驅(qū)動外圍電路，故采用了光電耦合器進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換[26]。其主要優(yōu)點(diǎn)有：輸入信號與輸出信號在電氣上完全隔離；抗干擾能力很強(qiáng)、無觸點(diǎn)，無沖擊，壽命長。輸出的信號進(jìn)入光電耦合器TLP181后被轉(zhuǎn)換為0V～，這樣用電壓的跳變信號即可以出發(fā)CAP引腳鎖存定時(shí)器信號，很據(jù)兩次鎖存的結(jié)果來計(jì)算被檢測信號的周期和頻率。 CAP頻率計(jì)算模塊CAP頻率計(jì)算電路由濾波電路，過零比較電路，電平轉(zhuǎn)換電路組成。它將0V～5V輸入的信號進(jìn)行5KHz低通濾波、反相后變?yōu)?V～5V，0V～5V信號再經(jīng)過第二級比例縮放后變?yōu)橄到y(tǒng)所能接收的0V～3V信號。第二級比例運(yùn)放的放大倍數(shù)為,故選擇R20為3K,R19為10K。5V～5V的信號首先經(jīng)過第一集運(yùn)算放大器放有源濾波、抬高電平后變?yōu)?V～10V的電信號，再經(jīng)過第二級比例運(yùn)算電路將電壓轉(zhuǎn)換為0V～，第二級比例運(yùn)放的放大倍數(shù)為,故選擇R6為3K,R5為10K。靜態(tài)電流約為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。系統(tǒng)中用到的放大器為LM324,該芯片集成了四個集成運(yùn)放。因此，用工作在線性區(qū)的集成運(yùn)放與RC網(wǎng)絡(luò)可以組成性能更好的有源濾波電路。按濾波的效果可分為一階、二階、三階或更高階濾波。按通帶和阻帶的頻率范圍可分為低通、高通、帶通、帶阻濾波電路。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，由于現(xiàn)場環(huán)境的影響，常常會使輸入的模擬信號中混有高