基于ARM Cortex-M3和DSP的逆变电源设计

图2 DSP 控制模块框图

2. 2 人机交互全局控制模块

人机交互控制模块是此IPS 设计中最为复杂的数字化管理模块，它不仅监测和管理逆变系统的运作， 还要保证IPS 控制器与外界的通信。设计中要求人机交互模块能处理复杂的任务调度和很强的突发访问（中断） 处理， 这就必须有较高运行速度； 模块内部还要有丰富的扩展接口提供IPS 与外部即时通信； 具备优越的总线控制和访问机制等。综合考虑上述需求，设计中选择了意法半导体（ ST ） 公司推出的最新32 位单片机STM32F103ZET6 （以下简称ST M32） 。ST M32 是基于ARM7 Co rtexM3 内核架构的高速高性能嵌入式控制芯片， 拥有72 MHz 内核工作频率和1. 25 DMIPS/ MHz的指令流水处理速度； 先进的总线结构和多达16 级的带DMA 功能抢占中断机制（ NIVC） [ 10] 。如图3 所示， 设计中ST M32 通过SCI 接口及1 根中断请求/ 接收线与DSP 2808 进行通信； 利用片上扩展的其中2 个SCI 口分别作为RS 232 和RS 485通信协议口； CAN 总线接口和U SB 总线通过共享数据缓冲区和中断向量入口与外界互联通信；通过STM32 的26 位地址总线和16 数据总线扩展外挂256 KB SRAM 和4 MB N OR FLASH, 以及8 位数据口的LCM 模块RA8806 以及用于SNMP 的16 位并行数据的以太网芯片W5100; 启用ST M32 的SDIO 总线以启用用户插入SD 卡存储查询IPS 状态数据功能； 启用现场环境下独立时钟看门狗电路和STM32 特有的窗口看门狗； 启用内部芯片温度传感器采样监控， RC时钟源以及外部唤醒功能；通过通用引脚接入DS18B20 温度传感器对环境温度的采样， 预留I2 C 方式E2PROM 和SPI 方式的DA TA FLASH 接口为产品后续升级开发做准备。

图3 STM32 模块组成框图

通信接口电路设计如图4 和图5 所示。

图4IPS 与外间通信接口电路图

图5STM32 通信接口定义

3 控制系统的软件架构

控制模块中的程序语言为ANSI 标准C 语言， 程序结构、变量命名和注释都遵循国际通用标准， 容易理解， 也便于移植或扩展， 如图6 和图7 所示。