ARM9嵌入式系统在励磁调节装置的应用

     以经典和现代控制理论与数字信 处理器DSP技术与嵌入式技术相结合的微机励磁调节器，在计算速度、抗电磁干扰、可靠性等方面有了极大的改进。

        前言

        励磁系统是发电机组重要的辅助装置，它对发电厂的自动化、发电机组运行的可靠性有着重要作用。随着科学技术发展，励磁方式已从直流电机励磁系统发展到可控硅励磁，自动调节器从原来的模拟式发展到微机数字式。

        1．励磁调节器的组成原理

  图二  ARM+DSP嵌入式硬件图

       2．2 嵌入式操作系统选择

        在ARM 芯片上可以实现多种操作系统的移植,比如Window-CE、VXWorks等,由于Linux具有以下特点: 1)开放的源码,丰富的软件资源；2)内核功能强大,性能高效、稳定,多任务易于裁减； 3)完善的 络通信、图形、文件管理机制；4)支持大量的周边硬件设备； 5) 价格低廉可以有效降低产品成本。基于开发成本考虑,最后选用了ARM-Linux系统。

        2．3 ARM 与 DSP连接

       HPI是一个并行串口，ARM通过它可以之间访问DSP存储空间以及地址映射道存储空间的外围设备。HPI主要由地址寄存器HPIA，数据寄存器HPID,以及控制寄存器HPIC组成，ARM先通过对控制寄存器和地址寄存器设置，然后根据控制信 进行对数据寄存器读写操作。ARM处理器在与HPI的读/写前，首先要完成自身工作模式等一系列初始化，其源代码如下：

        SYSCFG=0xeTffe22；/*关掉ARM中Cache*/

        EXTDBWTH=0K0ffff556; /*使外部I/O接口工作于32位模式*/

        EXTAC0NO=0x08610000/*配置外部I/O接口各读写时序关系*/

         这段代码通过对寄存器的操作，配置好ARM处理器工作模式后，对外部I/O接口就可以进行读写，从而完成对HPI接口的相应操作了。HPI接口可以用I/O端口方式，也可以用I/O存取方式。系统平台采用I/O存取方式，将HPI访问地址寄存器HPIA、数据寄存器HPID、控制寄存器HPIC映射到内存物理地址为0x3fd40000开始的空间，通过访问存储器指令对HPI进行操作。

HPI物理地址定义如下：

＃define HPI-Base Ox3fd40000

＃define Vpint  /* volatile unsigned  int */

＃define HPICW   (Vpint(HPI-Base +0x00))

＃define HPICR    (Vpint(HPI-Base +0x40)) /* 定义HPIC寄存器 */

＃define HPIAW    (Vpint(HPI-Base +0x10))

＃define HPIAR    (Vpint(HPI-Base +0x50)) /* 定义HPIA寄存器 */

＃define HPIDW    (Vpint(HPI-Base +0x20))

＃define HPIDR    (Vpint(HPI-Base +0x60)) /* 定义HPID寄存器 */

    开始通信时ARM向DSP发送命令(如数据采集)，通过HPI口中断DSP，使DSP进入相应子程序；同时DSP将数据存入缓冲区，一帧长度为256字节。当ARM向DSP请求数据时，向DSP发送一个帧同步命令字，并同时中断DSP，DSP响应中断将数据送入HPI口RAM，存完一帧数据后DSP向ARM发中断，ARM响应中断，清除该中断把HPI口中数据取出存入RAM中，并送终端显示并循环刷新。 ARM的部分程序流程图如下图所示：

                                                图三  ARM部分程序流程图

       HPI读写数据部分代码：

       for(i=0 ；i

       {

         HPICW=0x00000000；  /*初始化HPI口的控制寄存器*/

       HPIAW=0x800000000；  /*初始化HPI口的地址寄存器*/

       hpiBaseAddr[i]=HPIDR； /*通过HPI读出数据，送到数组中暂存*/

       CpLen＝HPISize；

       if  ( copy_to  user (buffer , (_u8*)(&hpi>HpiBaseAddr[j]), CpLen ))  return-EFAULT;

       /*将数据拷贝到用户缓冲区*/

       return  CpLen

       }

       在开发DSP为内核的控制单元中，大部分代码采用了C语言来编写，利用Ti公司提供的开发环境CCS IDE(Code Composer Studio Integrated Development Environment )进行程序编译、汇编和链接，并对程序进行仿真调试，最后将生成的DSP可执行代码下载到DSP的Flash中。

       3．结论及创新点

       创新点：(1) 系统用ARM处理器代替单片机,使系统性能得以大大提高； (2) 采用ARM、DSP双核嵌入式系统，充分发挥了ARM和DSP的各自优势；(3)工业级大液晶显示器触摸屏，替代传统LCD，友好人机界面易学易用。

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