基于DSP和CPLD的智能监测系统设计与开发

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随着信号检测、信号处理、在系统可编程、计算机网络与通信技术的迅速发展,测控系统仪器正朝着自动化、数字化、智能化、网络化和柔性化方向发展。生产的发展客观上要求并促进人们对诸如电动机变压器等电力系统设备实时状态监测、故障诊断和智能保护的研究和实践水平不断提高。为实现对电力系统大型设备智能在线监测,本文以WSM2000DSP智能电动机保护装置项目为背景,对一种DSP+CPLD新型的智能仪器结构进行了研究和设计。 将CPLD/FPGA和DSP技术的结合起来实现智能监测装置系统的解决方案,解决了以往智能仪器中采用51系列单片机作为底层处理器存在的数据处理能力弱,速度慢以及实时性不强的问题。可编程逻辑器件CPLD/FPGA在系统中的应用克服了一般DSP系统中综合逻辑控制和统一编址使用分立元件设计复杂,灵活性差的缺点。本设计充分发挥DSP+CPLD结构灵活,通用性好,利于模块化设计,从而能够提高算法效率,缩短开发周期,系统易于维护和扩展等的优点,非常适用于测控系统智能仪器设计研究。 本文所设计的智能监测系统采用美国TI公司生产的一款高性能浮点DSP器件TMS320C32作为底层主处理器件,实现对A/D采集得到的数字信号进行处理,充分利用DSP器件速度快、实时性强等优点。EMP7128S系列CPLD芯片的应用使得系统所有逻辑控制电路、地址译码等设计在一片CPLD芯片中,提高系统设计灵活性和可重构性,系统易于更新升级。液晶显示技术和键盘的使系统具有友好的人机交互和界面,系统功能组态和参数整定可以通过键盘输入和更改。整个系统集信号采集、信号分析、数据存储、数据显示、智能报警和人机交互与一体。同时,为实现多台装置的组网,系统采用UART控制器,提供了对外RS485总线标准接口。可以有效地实现对电力系统中诸如电动机、变压器等设备实时状态监测和故障诊断及处理,进行可靠的保护。整个系统结构简单化、体积小型化、功能多样化。 论文对DSP+CPLD系统方案的可行性进行了研究,对系统硬件和软件进行了具体设计。整个系统设计包括硬件设计和软件设计两大模块,在系统硬件设计中采用模块化设计思想,给出了DSP与其外围各模块的硬件接口方案并进行详细接口设计;在软件设计部分一方面设计了对应于硬件接口各模块的底层软件,另一方面设计了为使系统最终脱离仿真器运行采用在线编程技术对程序进行烧的写方法以及引导装载等部分软件。
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