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基于TMS320VC33的磁悬浮列车速控系统

发布时间:2020-07-21 18:24:48 阅读: 来源:玻璃磨边机厂家

基于DSP的磁悬浮列车速控系统采用速度控制系统后,驾驶台给出的不再是控制力的大小,而是速度大小,由速度控制平台根据算法动态改变列车牵引力。司机只需要改变级位,其它工作都由速控系统来完成。这样既减轻了司机的工作负担,同时又有助于提高列车的驾驶质量。考虑到主控PLC并不适合进行数学运算,我们为速控系统专门设计了硬件平台,它以TMS320VC33(以下简称VC33)DSP为核心,配以相应的接口,实现速度控制。

本文引用地址: 速控系统总体结构

磁悬浮列车的运行速度很高,因此要求速度控制系统具有极高的实时处理速度。VC33 DSP是一种32位浮点处理器,它采用0.18微米制造工艺,是C3X家族的最新一代产品。VC33的功能结构与C31相似,但由于在时钟、电源、存储区设计上做了优化,其工作速度更快(每条指令执行只需13ns)、功耗更小,并集成了较大的片内存储区。

图1虚线框中是速度控制系统的硬件平台。它分为三部分:与驾驶台的接口、DSP处理器、与PLC的接口。驾驶台和PLC都是对数字I/O量进行操作,I/O量使用的是110V电源电压,而DSP平台的数字I/O量都为3.3V~5V,因此必须在I/O接口实现110V I/O量与3.3V I/O量之间的转换。检测系统测量并通过CAN总线上传列车的速度与位置信息,主控PLC和DSP使用RS485接口接收。

2 数字I/O量接口板的设计

I/O接口板(见图2)用光耦芯片TLP521-4实现110V开关量与3.3V开关量之间的电平转换。用LVT16245作为DSP目标板与数字I/O转换接口之间的锁存器,控制数据流的方向,同时用作数据驱动器。它为三态输出,未被选通时呈现高阻状态。指示灯指示开关量信息。需要注意,R1、R2是限流电阻,考虑到功耗的关系,应选用大功率电阻(如2W)。

3 DSP控制面板的设计

3.1 电源时钟电路

不同于C3X家族的其它成员,VC33使用两种电源供电,3.3V作为芯片的工作电压,1.8V作为芯片核心的工作电压。采用两种供电电压既可以保证芯片对外围电路的驱动能力,又可以有效地降低芯片功耗,减小发热量。通常的电源仅提供5V的标准电源电压,因此使用TPS767D318进行5V到3.3V和1.8V的电压转换,它可同时输出3.3V和1.8V两种电压,最大可提供1A的电流。电源时钟电路如图3所示,图中的二极管起保持输出端电压差的作用。

VC33 DSP强化了时钟电路的作用,共有5个引脚作为时钟电路的接入引脚。EXTCLK接外部时钟源,此时DSP使用外部时钟作为系统时钟,不用时该引脚接地;XIN、XOUT接外部晶体振荡器,作为DSP的基准时钟源;CLKMD0、CLKMD1为时钟模式选择引脚,可基于基准时钟源调整DSP的运行频率,可选时钟模式见表1。

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