基于DSP的汽车减震弹簧故障诊断仪的设计

　　２．２ ＤＳＰ电路

　　ＤＳＰ电路完成数据采集及数字滤波，利用内置的算法完成故障诊断等任务。

　　本系统中的ＤＳＰ采用美国德州仪器公司(ＴＩ)生产的ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０９，它是ＴＭＳ３２０Ｃ５４ｘｘ系列的一个高速、高性价比、低功耗的１６位定点通用ＤＳＰ芯片。其主要特点包括：改进的哈佛结构（１条程序存储器总线、３条数据存储器总线和４条地址总线），带有专用硬件逻辑ＣＰＵ，片内存储器，６级流水线结构，片内外设专用的指令集。ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０９含１６Ｋ字的片内ＲＯＭ和３２Ｋ字的片内ＤＡＲＡＭ，程序空间的寻址范围达到８Ｍ数据和Ｉ／Ｏ空间寻址范围分别为６４Ｋ。单周期指令执行时间为１０ｎｓ，双电源（１．８Ｖ和３．３Ｖ）供电，带有符合ＩＥＥＥ１１４９．１标准的ＪＴＡＧ边界扫描仿真逻辑。
ＤＳＰ电路采用１６位并行自引导模式，对于ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０９，用户程序存储在外部数据空间（８０００Ｈ～ＦＦＦＦＨ）中，因此外扩了一片ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ作为数据存储空间。ＦＬＡＳＨＲＯＭ采用ＩＮＴＥＬ公司的ＴＥ２８Ｆ４００Ｂ３Ｔ９０（２５６Ｋ×１６），它共分为１５块（８块４Ｋ字，７块３２Ｋ字），可单独擦写其中的一块。编程电压只需３．３Ｖ，最快的读取速度达到９０ｎｓ。系统外扩了一片ＳＲＡＭ作为外部程序空间。ＳＲＡＭ采用ＣＹＰＲＥＳＳ公司的ＣＹ７Ｃ１０４１ＢＶ３３（２５６Ｋ×１６），存取速度达到１０ｎｓ。

　　 ２．３ Ａ／Ｄ转换电路

　　信号的采集和转换是由ＡＤ７８７４完成的。ＡＤ７８７４是ＡＤ公司生产的１２位Ａ／Ｄ转换器。系统要求输入输出信号相位要同步，ＡＤ７８７４内置采样保持器，能够实现四路信号的同步采样。同步采样能使系统的输入输出信号相位匹配的误差降到最小。Ａ／Ｄ转换的启动由上升沿触发，四路信号转换完成后，产生中断信号。每一路的采样频率可达２９ｋＨｚ。由于Ａ／Ｄ转换后输出的是ＴＴＬ电平，而ＤＳＰ工作在３．３Ｖ的信号环境，因此在Ａ／Ｄ的输出与ＤＳＰ的输入之间需要加入电平转换电路。在本系统中采用ＳＮ７４ＬＶＣ２４５实现电平转换。ＤＳＰ系统的供电由ＴＩ公司的电压转换模块ＴＰＳ７６７Ｄ３１８ＰＷＰ完成，能够输出３．３Ｖ和１．８Ｖ两路电压。

　　２．４ 单片机电路

　　单片机电路实现键盘输入响应和液晶显示以及与ＰＣ机交互功能。

　　本系统中所用的单片机为ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｃ５１。键盘管理通过键盘控制器８２７９完成。液晶模块选用信利公司的ＶＰＧ１２８６４Ｔ（１２８×６４点阵），它内置Ｔ６９６３Ｃ控制器，能够工作在文本或图形模式下。液晶显示界面程序比较 大，所以外扩了一片ＡＴ２８Ｃ２５６作为外部程序存储器。ＰＣ机的ＲＳ－２３２串口的电平和单片机串口的ＴＴＬ电平不兼容，使用ＭＡＸ２３２完成两种电平之间的转换。

　　２．５ 通信电路

　　通信电路实现单片机与ＤＳＰ的通信。由于单片机与ＤＳＰ间的数据通信量不大，因此采用了一片８位双向锁存器实现数据交换。双向锁存器采用ＴＩ的ＳＮ７４ＬＶＣ５４３。当ＤＳＰ向ＡＴ８９Ｃ５１发送数据时，首先将数据锁存在ＳＮ７４ＬＶＣ５４３中，然后向ＡＴ８９Ｃ５１发中断，ＡＴ８９Ｃ５１响应中断，从锁存器中取走数据。反之亦然。

　　３ 软件设计

　　软件的设计主要包括ＤＳＰ编程和单片机编程。ＤＳＰ程序的主要任务是初始化、管理ＤＳＰ外围电路和完成故障诊断的算法。单片机程序包括键盘控制程序、液晶驱动显示程序、与ＤＳＰ及ＰＣ机通信的程序。

　　３．１ ＤＳＰ主程序

　　ＤＳＰ主程序流程图见图２。

　　３．２ ＤＳＰ程序的下载和引导

　　在本系统中，ＦＬＡＳＨＲＯＭ是ＴＳＯＰ封装，焊接在电路板上，无法通过烧录器烧写，只能自己编写擦写程序。按照１６位并行引导模式自举表（见表１）的格式写好程序代码，编译链接后通过ＪＴＡＧ口下载到ＤＳＰ中；编写ＴＥ２８Ｆ４００Ｂ３的擦写程序，将程序下载到ＤＳＰ中不同的位置。运行擦写程序，程序代码就被写入到ＦＬＡＳＨ中。要注意的是，由于ＦＬＡＳＨ的写速度与ＤＳＰ相比很慢，因此在每次写完一个字后，要延时足够的时间，否则就不能正常地写入下一个字。写完后，需要将ＦＬＡＳＨＲＯＭ重新设置为读模式，这样才能在开发环境ＣＣＳ中看到正确的结果。ＴＥ２８Ｆ４００Ｂ３的最大读取速度为９０ｎｓ，而ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０９最大只能设置７个等待状态，因此设置ＤＳＰ的ＣＬＫＭＤ１、ＣＬＫＭＤ２、ＣＬＫＭＤ３管脚，使ＤＳＰ在上电复位时的系统时钟为５０ＭＨｚ。这样就能保证可靠地读取ＦＬＡＳＨ的数据。在完成引导过程后，必须首先将ＣＬＫＭＤ寄存器清零，然后重新设置ＣＬＫＭＤ寄存器，使系统时钟为100MHz。 TE28F400B3的主要操作命令如表2所示。