基于DSP的通信电源监控系统的设计.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES2页第PAGE\*MERGEFORMAT2页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT2页基于DSP的通信电源监控系统的设计尹波王兆敏泰开集团山东泰开成套电器有限公司在现代通信系统中,通信电源对于确保通信系统运行的稳定性和可靠性，显得尤为重要，对于电源的监测和控制是通信系统中一个重要的环节。在通信电源的监测系统中不但要对线路中的电压量、电流量、供电频率以及开关量的状态进行监测，而且还要计算出线路的有功功率、无功功率、功率因数以及电网中的谐波分量。在数据采集时要保证对电压信号、电流信号同步进行采样，以保留接收到的各路信号之间的相位信息，从而在随后的处理中解算出各路信号之间的时延关系。基于此目的我们设计了以DSP芯片TMS320VC5416、A/D转换器AD73360为核心的6路同步信号采样系统。一、系统总体方案系统总体构成如图1所示，在系统中信号调理模块将外部输入信号进行放大图1系统总体构成调理以满足A/D转换器模拟信号输入的量程要求；A/D转换模块采用AD73360芯片，将输入的模拟量数字化，并通过其同步串口MCBSP口输出至DSP；时钟模块采用DS1305芯片，通过其自身的SPI接口与DSP进行数据传输，时钟模块为整个系统提供时基；看门狗模块用于提高系统的可靠性；通信模块采用TLC16C552器件，为系统提供两个串行口，实现系统间的通信；FLASH模块采用AMD29LV800BT，容量为512K-16BIT，一方面用于永久存储重要数据和参数，另外FLASH还用于存放系统程序，以供DSP上电引导；SRAM模块采用CY7C1041，容量为256K-16BIT，用于暂存数据；开关量输入输出模块为系统提供24个I/O接口，用于监测外部开关量的状态，并对外部设备进行控制；CPLD模块用于实现系统间的逻辑控制和地址映射；DSP芯片TMS320VC5416为系统核心器件，用于实现系统的控制和数据的运算处理。DSP芯片具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小及可靠性高等优点,满足了对信号快速、精确、实时处理及控制的要求。系统数据采集处理工作过程是：外部输入信号通过信号调理模块进入A/D转换模块，转换后的数据经同步串口MCBSP进入DSP，通过DSP片内集成的DMA通道，将数据读入缓存，当缓存内数据数量达到处理要求，DSP产生中断，对数据进行处理保存。通过DSP的DMA技术和中断技术实现数据边采集边运算。二、DSP与A/D变换器AD73360的接口设计1.DSPTMS320VC5416MCBSP原理及控制TMS320VC5416片上提供3个MCBSP口，该串行口是一种高速、同步、带缓冲的串行接口，它支持多种通信方式，在硬件连接上可以配置为SPI接口，该串口可以根据设计者的不同需求方便的与其它器件接口。MCBSP口物理上包括6个引脚，分别是串行数据发送信号DX、串行数据接收信号RX、发送时钟信号CLKX、接收时钟信号CLKR、发送帧同步信号FSX和接收帧同步信号FSR。由于MCBSP内带有一个可编程的采样和帧同步时钟产生器，所以串口接收、发送时钟和帧同步等信号既可由内部产生，也可以由外部输入。可以看出，该串口接口方便简单，可以实现器件间高速通信，尤其对于高分辨率的A/D转换器件大多采用MCBSP接口。它的主要特点如下：全双工的串行通信；连续的发送和接收数据流功能；具有外部时钟输入或内部可编程时钟两种时钟控制方式；可独立编程的发送和接收帧同步；多通道数据传输（最多可达128个通道）；可选的数据宽度：8、12、16、24、32位；用于数据压缩的μ律和A律压缩扩展；可编程的时钟和帧同步极性。MCBSP发送接收原理如图2所示：在发送数据时，首先将要发送的数据写到发送寄存器中，若发送移位寄存器为空（说明上一次发送的数据已经由DX引脚送出），则将发送寄存器中的数据拷贝到发送移位寄存器中；然后在发送帧同步FSX和发送时钟CLKX的作用下，将发送移位寄存器中的数据逐位移到DX引脚输出。在数据从发送寄存器复制到发送移位寄存器后，就可以将下一个要发送的数据写到发送寄存器中，从而可以保证数据的连续发送。串口接收数据的原理与发送基本类似，区别是数据移动方向相反，并且多通道串口的接收带三个缓冲器。图2MCBSP发送接收原理对于同步串口的控制主要通过片上MCBSP控制寄存器及子地址寄存器来完成。配置FSR、FSX、CLKR、CLKXY引脚为输入还是输出以及它们的极性；配置传输数据是单相位还是双相位帧同步；配置每帧