基于雙cpu系統在微電機測試中的應用
宋弘，胡蓮君
（四川理工學院自動化與電子信息學院，自貢643000）
摘要：文章設計的微電機測試系統，采用了數字信號處理器(dsp)+單片機( mcu)的雙cpu系統，并由雙口ram來構成雙機系統方案，同時整個系統的軟硬件設計均采用模塊化設計思想，便于功能的移植和實施。整個設計顯著提高了微電機測試的測量精度和處理速度。
關鍵詞：數字信號處理器；單片機；微電機測試；雙口ram
中圖分類號：tm38 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)03-0086-03
0引 言
在各種自動控制的機械設計中越來越多地采用微電機，在微電機的生產、運行和研發過程中，需要對電機的性能、參數等進行必要的測試，以檢驗電機是否滿足有關技術要求，或尋求改進設計工藝的途徑和方法。本文利用數字信號處理器( dsp)****運算能力，以及單片機(mcu)善于控制的特點，構造了“dsp+ mcu”的雙cpu系統，將其應用到微電機測試系統中取得了很好的教果。
1系統硬件設計
1.1測試系統的結構
該系統硬件設計采用模塊化設計方式，采用不同功能模塊進行相關硬件電路的設計。本文選用數字信號處理器( dsp)作為核心芯片，并對dsp外部進行接口的擴展。對于一般的數據采集系統，大都采用dsp總線進行接口擴展方案，但這需要多個接口芯片，很難實現測試系統的小型化。綜合考慮系統的性能、小型化、可靠等因素【2,3】，本文采用了dsp+ mcu的雙cpu設計方案，系統硬件如圖l所示。
本測試系統實現對各種傳感器信號的采集及對被控元件的控制。信號的采集主要是指電機電流、振動、轉速、扭矩信號的采集，同時實現對離合器的控制、電機通斷電的控制、制動電源的控制。系統采集的信號通過信號調整電路，一方面由顯示表顯示，另一方面，經過濾波、a/d轉換等送入mcu。
dsp選用tms320c5416．mcu選用c8051f021，由于該芯片內部flash達到64k，可以將dsp的程序存儲到mcu中，dsp通過hpi口進行程序加載，這樣，可以省去dsp外部擴展flash[4]。
1.2信號的采集
(1)轉速信號的采集
轉速的測量采用增量式光電式編碼器zkt-50，輸出的信號為頻率信號，為了提高計算速度，需進行f/v轉換，把測得的頻率信號變成電壓信號。本文采用lm331芯片構成頻率一電壓轉換電路。
(2)電流信號的采集
選用測量范圍在o~25 a的霍爾電流傳感器，其輸出信號為電壓信號，且信號范圍在0—5 v范圍內，所以只需將信號接電壓跟隨器，增加電路的帶負載能力。
(3)扭力信號的采集
壓力傳感器輸出的信號為微弱的電壓信號，信號中存在干擾，需要對信號進行放大、濾波，并與a/d轉換器相匹配，并濾出高頻雜波。在設計中如果只采用一級放大，在調試和調零的時候電位器略微變動，就會引起電壓的很大變化，為此需要做兩級放大電路，以提高調試及調零的電路靈敏度。第一級放大電路選用儀表放大器ad620，它由三個運算放大器組成；第二級放大電路采用高精度集成運算放大器op07所組成的反向比例放大電路，由于電路中存在負反饋，提高了電路的工作穩定性，減小了偏置電流的影晌。
(4)振動信號的采集
振動傳感器選用sd14 n14型內裝電路加速度傳感器，其控制電路則選用帶有雙積分功能的sd14t02型信號調理器，將調理器的輸出信號通過設計的軟件，分析出振動的加速度、速度和位移量。
1 3通信部分的設計
為了解決mcu與dsp之間的通信問題，本系統采用了高性能雙口ram( cy7c133)來構成雙機通信的方案。與串行通信相比，采用雙口ram不僅數據傳輸速度高，而且抗干擾性能好。
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