CN206270724U - 一种基于arm双浮点dsp的数字控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器，包括依次连接的CPLD控制、ARM处理器、FPGA、控制DSP、指令DSP、双口RAM，外部接口连接到不同的位移采集板和伺服控制板，外部接口把控制信号传给CPLD控制和ARM处理器，控制DSP使用或驱动对应的A/D、D/A电路实现伺服和各种辅助电液控制，FPGA实现控制DSP和指令DSP的存储器数据共享通讯，以及时钟及定时器同步机制。本实用新型提供的一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器完成各种控制算法，实验现场各种事件的处理，具有足够的运算速度、运算子长、事件处理的实时性。

Description

一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器

技术领域

本实用新型涉及DSP控制系统,特别基于电液伺服计算机控制系统控制板，尤其涉及到一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器。

背景技术

计算机控制电液伺服多点协调加载试验系统，用于对锚具、金属制品、金属小型构件、交通工具、建筑材料构件、砼制品构件、建筑小模型、桥墩减震橡胶垫、梁等进行单点静态压缩试验、单点动态压缩试验、单点低频疲劳试验、单点低周循环疲劳试验、简支梁三点弯曲动静试验、组合梁三点弯曲动静试验、多点协调加载试验、结构力学试验、交通工具造簸试验、其他需要多点协调可控的试验，试验过程可以根据用户要求编制。随着结构试验技术的发展,对实验的复杂度和加载精度、迭代周期都提出更高要求,这就需要设计更高速运算速度且灵活的硬件控制系统。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本实用新型提供了一种基于ARM双DSP的通用型电液伺服加载系统控制电路板,提高了控制系统计算与控制速度,使控制系统通用性更强,提高电液伺服加载系统的控制精度和控制速度。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器，包括依次连接的CPLD控制、ARM处理器、FPGA、控制DSP、指令DSP、双口RAM，外部接口连接到不同的位移采集板和伺服控制板，外部接口把控制信号传给CPLD控制和ARM处理器，控制DSP使用或驱动对应的A/D、D/A电路实现伺服和各种辅助电液控制，FPGA实现控制DSP和指令DSP的存储器数据共享通讯，以及时钟和定时器同步机制。

上述技术方案中，所述ARM处理器采用ATMEL公司工业级ARM9处理器，包括存储器电路、以太网接口、SPI总线，用于完成与上位机的通讯以及协调控制DSP和指令DSP芯片的运算。

上述技术方案中，所述控制DSP包括存储器电路和数据总线接口以及SPI总线接口，采用TI公司的TMS320系列浮点数DSP芯片，用于完成位置和力传感器采集，液压伺服控制输出，实现各种调节和伺服控制算法。

上述技术方案中，所述指令DSP电路包括存储器电路和总线数据总线接口，采用TI公司的TMS320系列浮点数DSP芯片，用于完成接收上位机的命令，根据当前的伺服位置实时计算出需要的加载谱数据。

上述技术方案中，所述FPGA电路采用XILINX公司的SPARTAN实现控制DSP和指令DSP之间的实时通讯和同步，以及上述两个DSP和ARM处理器的实时通讯和同步，并且加载硬件加速逻辑，提高运算速度。

上述技术方案中，所述CPLD电路采用XILINX公司的95XX芯片，用于实现背板总线接口逻辑，完成和各种位移控制板卡和伺服控制板卡，液压泵控制板卡的总线连接。

本实用新型提供的一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器系统完成各种控制算法，实验现场各种事件的处理，具有足够的运算速度、运算子长、事件处理的实时性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型中电液伺服协调加载控制系统采用模块化结构，其中的数字控制器模块完成各种控制算法，实验现场各种事件的处理等。数字控制器具有足够的运算速度、运算子长、事件处理的实时性等。

如图1所示，作为实施例所示的一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器，包括依次连接的CPLD控制、ARM处理器、FPGA、控制DSP、指令DSP、双口RAM。外部接口连接到不同的位移采集板和伺服控制板，外部接口把控制信号传给CPLD控制和ARM处理器，控制DSP使用或驱动对应的A/D、D/A电路实现伺服和各种辅助电液控制，FPGA实现控制DSP和指令DSP的存储器数据共享通讯，以及时钟和定时器同步机制。

本实施方式中采用ARM处理器完成和上位机的通讯，两个DSP芯片分别完成控制运算和伺服控制。ARM处理器采用ATMEL公司工业级ARM9处理器，包括存储器电路、以太网接口、SPI总线，用于完成与上位机的通讯以及协调控制DSP和指令DSP芯片的运算；所述控制DSP包括存储器电路和数据总线接口以及SPI总线接口，采用TI公司的TMS320系列浮点数DSP芯片，用于完成位置和力传感器采集，液压伺服控制输出，实现各种调节和伺服控制算法；指令DSP电路包括存储器电路和总线数据总线接口，采用TI公司的TMS320系列浮点数DSP芯片，用于完成接收上位机的命令，根据当前的伺服位置实时计算出需要的加载谱数据；FPGA电路采用XILINX公司的SPARTAN实现控制DSP和指令DSP之间的实时通讯和同步，以及上述两个DSP和ARM处理器的实时通讯和同步，并且加载硬件加速逻辑，提高运算速度；CPLD电路采用XILINX公司的95XX芯片，用于实现背板总线接口逻辑，完成和各种位移控制板卡和伺服控制板卡，液压泵控制板卡的总线连接。

与现有技术相比，有益效果为：采用双DSP核心控制系统，提高了控制系统的计算与控制速度。提高了试验加载系统的加载精度和伺服迭代频率。采用DSP算法动态加载技术，在不需要改动硬件或固件的情况下，上位机可以随时下载更新不同的DSP算法到控制板。这样可以灵活改变两个DSP的算法和用途，适合各种电液伺服试验的需要。采用FPGA来实现两个DSP和ARM CPU之间的实时通讯和同步机制，且FPGA逻辑为动态加载，可以在不改变硬件和固件的情况下，上位机随时下载FPGA硬件逻辑来实现不同的高速同步机制，适合各种电液伺服试验的需要。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器，其特征在于：包括依次连接的CPLD控制、ARM处理器、FPGA、控制DSP、指令DSP、双口RAM，外部接口连接到不同的位移采集板和伺服控制板，外部接口把控制信号传给CPLD控制和ARM处理器，控制DSP使用或驱动对应的A/D、D/A电路实现伺服和各种辅助电液控制，FPGA实现控制DSP和指令DSP的存储器数据共享通讯，以及时钟和定时器同步机制。

2.根据权利要求1所述的一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器，其特征在于：所述ARM处理器采用ATMEL公司工业级ARM9处理器，包括存储器电路、以太网接口、SPI总线，用于完成与上位机的通讯以及协调控制DSP和指令DSP芯片的运算。

3.根据权利要求1所述的一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器，其特征在于：所述控制DSP包括存储器电路和数据总线接口以及SPI总线接口，采用TI公司的TMS320系列浮点数DSP芯片，用于完成位置和力传感器采集，液压伺服控制输出，实现各种调节和伺服控制算法。

4.根据权利要求1所述的一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器，其特征在于：所述指令DSP电路包括存储器电路和总线数据总线接口，采用TI公司的TMS320系列浮点数DSP芯片，用于完成接收上位机的命令，根据当前的伺服位置实时计算出需要的加载谱数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器，其特征在于：所述FPGA电路采用XILINX公司的SPARTAN实现控制DSP和指令DSP之间的实时通讯和同步，以及上述两个DSP和ARM处理器的实时通讯和同步，并且加载硬件加速逻辑，提高运算速度。

6.根据权利要求1所述的一种基于ARM双浮点DSP的数字控制器，其特征在于：所述CPLD电路采用XILINX公司的95XX芯片，用于实现背板总线接口逻辑，完成和各种位移控制板卡和伺服控制板卡，液压泵控制板卡的总线连接。