0 引言
随着计算机和信息技术的飞速发展, 数字信号处理技术得到了迅速的发展。数字控制使得电力电子变换控制更为灵活, 在CPU 计算速度允许的情况下, 可实现模拟控制难以做到的复杂控制算法, 设计者可以根据自己的系统需求, 方便地更改控制器参数, 即便是在控制对象改变的情况下, 也无需对控制器硬件做修改, 只要改变某些软件参数即可, 从而大大增强了系统的兼容性。随着DSP 的应用逐渐普及, 用DSP 取代模拟电路中的专用PWM 集成电路, 已广泛应用于UPS 和逆变器控制中。
作为智能化设备, 液晶屏和键盘等人机交互装置是数字化电源系统所必不可少的。而DSP 的工作频率较高, 读写周期很短, 主要用于处理实时性要求苛刻、算法复杂的关键性任务, 例如对功率开关管的控制, 数据采集、分析、处理等, 而液晶显示和键盘扫描的任务可由普通的51 系列单片机来完成, 而DSP 和51 单片机间的数据交流可采用异步通信方式, 即系统采用双CPU结构。
1 系统的结构原理
本文中所采用的DSP 和单片机型号分别是T I 公司的T MS320F2812 和MCS51 系列。在系统中, DSP实现与单片机的串口异步通信, 单片机将用户的原始设置数据传输到DSP, 而DSP 将采集到的实时数据信息返回给单片机, 单片机不断刷新液晶的显示。系统的基本结构如图1 所示。
图1 系统基本结构框图
本文中DSP 是基于串行通信接口模块SCI 实现通信的。SCI 支持CPU 与其他使用标准格式的异步外设之间的数据通信。SCI 仅需要2 根数据线进行数据传输, 虽然传输速度不快, 但已经能满足一般的通信要求,而且外围接口电路非常简单。传输的数据长度在一定范围内也是可变的。
MCS51 系列单片机内部具有一个全双工串行口,该串行口有4 种工作方式, 可以通过软件进行设置, 由片内定时/ 计数器产生波特率。串行口的接收和发送数据均可以触发中断, 并含有接收、发送缓冲器SBUF, 二者共用一个地址。
1. 3 单片机与DSP 通信的软件实现
在异步通信中必须先规定3 件事: 一是字符格式,即传输的每一帧数据的格式; 二是通信双方要设置为相同的波特率, 且该波特率能适应双方的时钟频率; 三是通信双方要有约定的通信协议, 也就是双方要互相确认后才能传输数据。
DSP 的串口初始化设置程序如下:
51 单片机串口初始化程序如下:
图3 DSP 和单片机的通信程序流程图
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