此锁相倍频电路不需要软件干涉,节省了软件资源,同时提高了检测速度。倍频锁相电路为A/D采集提供了精确的触发脉冲,提高了检测精度,实现了同步锁相采集。
2.3 TMS320VC5402与MSP430通信接口电路
TMS320VC5402提供一个HPI主机接口。HPI是一个8位并行口,用来与主设备或主处理器接口,HPI作为一个外设与主机相连,使主机的访问操作很容易[3]。
当TMS320VC5402与主机传送数据时,HPI能自动地将外部接口连续传来的8位数组合成16位数,并传送至TMS320VC5402。当主机使用HPI寄存器执行一个数据传输时,HPI控制逻辑会自动执行对一个专用2 KB的内部双访问RAM的访问,以完成数据处理,然后C5402可以在它的存储器空间访问读写数据。HPI口的存储器访问可分为共用寻址和单主机寻址方式,一般选用共用寻址方式。DSP和单片机通过向双方发送中断通知对方数据已准备好,通过监测对方设置的状态判断对方是否准备好数据。图4是MSP430单片机与TMS320VC5402的硬件接口电路。
2.4 其他电路设计
单片机通信及人机接口模块是一个以单片机为MCU的计算机系统,它的主要功能是完成DSP运算结果的数据再处理,管理输入输出设备,协调整个仪器系统的工作,并使仪器操作方便、显示直观。
设计采用TI公司超低功耗的MSP430F149单片机,它具有16 bit RISC结构,16 bit寄存器和常数寄存器,内置乘法器,2个UART,分段可擦除Flash[4]。
液晶显示选用128×64点阵型液晶显示模块,可显示各种字符及图形,可与CPU直接接口,具有8 bit标准数据总线,6条控制线及电源线,采用KS0108控制IC。RS485通信电路采用SN65LBC184,并配合快速光耦合器6N137,实现与上位机的通信。系统按键共6个,分别是“菜单”、“复位”、“确认”、“↑”、“↓”和“返回”。考虑到按键操作会很频繁,而MSP430F149的I/O口又比较丰富,所以用带中断功能的P2口采用下降沿触发的中断方式来进行按键编程。
3 系统软件的设计
该仪表的软件设计分为两部分,一是TMS320VC5402的相关程序设计,其主要功能是:A/D采样控制、串口数据传输、大量复杂的数值运算、FFT谐波分析、部分事件记录以及与主控单片机的通信等;二是MSP430单片机中的相关程序,主要功能包括:液晶显示、按键处理、数字通信、开关量输入输出的实现等。在编程语言的选择上,DSP部分采用汇编语言和C语言相结合的方式[5],为了保证系统良好的实时性,以汇编语言为主,C语言做整个程序框架进程调度,既保证了程序的易读性,也兼顾了系统良好的实时性。MSP430F149的程序完全基于C语言平台开发,程序简单易读,可移植性好,便于后续升级工作。