0 引言

隨著計算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。數(shù)字控制使得電力電子變換控制更為靈活，在CPU計算速度允許的情況下，可實(shí)現(xiàn)模擬控制難以做到的復(fù)雜控制算法，設(shè)計者可以根據(jù)自己的系統(tǒng)需求，方便地更改控制器參數(shù)，即便是在控制對象改變的情況下，也無需對控制器硬件做修改，只要改變某些軟件參數(shù)即可，從而大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的兼容性。隨著DSP的應(yīng)用逐漸普及，用DSP取代模擬電路中的專用PWM集成電路，已廣泛應(yīng)用于UPS和逆變器控制中。

作為智能化設(shè)備，液晶屏和鍵盤等人機(jī)交互裝置是數(shù)字化電源系統(tǒng)所必不可少的。而DSP的工作頻率較高，讀寫周期很短，主要用于處理實(shí)時性要求苛刻、算法復(fù)雜的關(guān)鍵性任務(wù)，例如對功率開關(guān)管的控制，數(shù)據(jù)采集、分析、處理等，而液晶顯示和鍵盤掃描的任務(wù)可由普通的51系列單片機(jī)來完成，而DSP和51單片機(jī)間的數(shù)據(jù)交流可采用異步通信方式，即系統(tǒng)采用雙CPU結(jié)構(gòu)。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理

本文中所采用的DSP和單片機(jī)型號分別是TI公司的TMS320F2812和MCS51系列。在系統(tǒng)中，DSP實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的串口異步通信，單片機(jī)將用戶的原始設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻SP，而DSP將采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)信息返回給單片機(jī)，單片機(jī)不斷刷新液晶的顯示。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖

1.1 串口介紹

本文中DSP是基于串行通信接口模塊SCI實(shí)現(xiàn)通信的。SCI支持CPU與其他使用標(biāo)準(zhǔn)格式的異步外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信。SCI僅需要2根數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，雖然傳輸速度不快，但已經(jīng)能滿足一般的通信要求，而且外圍接口電路非常簡單。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度在一定范圍內(nèi)也是可變的。

MCS51系列單片機(jī)內(nèi)部具有一個全雙工串行口，該串行口有4種工作方式，可以通過軟件進(jìn)行設(shè)置，由片內(nèi)定時/計數(shù)器產(chǎn)生波特率。串行口的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)均可以觸發(fā)中斷，并含有接收、發(fā)送緩沖器SBUF，二者共用一個地址。

1.2 單片機(jī)與DSP的通信接口電路

SCI接口分為RXD和TXD兩個管腳，傳統(tǒng)的2個設(shè)備異步通信采用RS232或RS485的形式，須另配置對應(yīng)的RS232和RS485驅(qū)動芯片。而本文所提及的采用雙CPU結(jié)構(gòu)的數(shù)字化電源設(shè)備，DSP和51單片機(jī)位于同一設(shè)備內(nèi)，距離較短，可省去RS232和RS 485驅(qū)動芯片，采用2個CPU的RXD和TXD直接交叉連接即可。但需注意的是，由于DSP的工作電壓為3.3V，而MCS51單片機(jī)的工作電壓為5V，因此二者之間的通信電路需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，如圖2所示。