基于DSP的光纤数据收集网络的研制.docx

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1、基于DSP的光纤数据收集网络的研制ronggang导语：SCI总线与光纤通讯介质相结合。随着DSP功能的不断完善，DSP正越来越多地应用于经过控制和监控领域。并且该网络可以与工业以太网、现场总线等技术结合构成分布式控制系统以及现场总线控制系统，实现工业经过分散控制摘要：在高电压、强电磁干扰的环境中，采用光纤网络是最理想的通讯手段。超导托克马克聚变实验装置的加速极电源系统，工作在高电压、强电磁干扰的环境中，为了保证电源系统的稳定和平安，必须对电源模块的状态进展实时监控。经过软、硬件设计，并制作硬件电路，通过调试，给出了系统在传输速度为115200bps时的数据收集波，证实了该方法的可行性。关键字

2、：DSP光纤数据收集网络1.引言中性束注入加速极电源是为国家大科学工程超导托克马克聚变实验装置EAST研制的一套高压大功率脉冲电源。此电源采用PulseStepModulation1技术，用80个一样的1100v/100A输出的电源模块串联而成图1，其额定输出为：80kv/80A，最大脉宽1000s。由于该电源置于高压、强电磁干扰环境下，因此，必须对各电源模块的状态进展实时监控，以确保该电源系统的平安和稳定。通过对各种方案的比拟，采用计算机RS232口和DSPDigitalSignalProcessor，数字信号处理器的RS232口通过光纤转换器组建光纤网络。整个系统具有构造简单，性价比高，易

3、扩大，抗干扰性强等优点。图1加速极电源框图及电压输出波形2.光纤网络构造2.1光纤网络硬件该光纤数据收集网络采用RS232总线的单主多从构造，主站用PC机，从站用DSP，采用多模光纤连接，组建成总线型的光纤网。光纤转换器是自己制作的1分2转换器，把计算机的RS232口数据转换成光信号。DSP采用TI公司的LF2407A。该光纤网络包括：主站计算机、单路光纤转换器、1分8光纤转换器和DSP组成。网络拓扑构造见图2。图2网络构造拓扑图DSP硬件系统构造包括：A/D转换局部、SCI接口、I/O口等如图3所示。DSP需要实现的功能有,对电源模块8个开关量状态的监控;对电源模块输入端电压的监测,以决定是

4、否可以闭合IGBT;控制IGBT、CKJ的分合;与主站计算机进展通讯。图3DSP硬件系统构造2.2光纤网络软件主站采用LabVIEW编写的Windows系统的数据收集界面2图4，简单易用。可以根据需要设定不同的参数。从站采用TI公司针对TMS320C2XX开发的一套集成开发环境CCCODECOMPOSE3。CC采用图形接口，提供编辑指令、参数修改工具，能对TMS320C2000系列DSP进展指令级的仿真和进展可视化的实时数据分析，可大大进步开发者的工作效率，缩短系统开发周期。DSP多处理器通讯有两种方法：空闲线形式和地址位形式4。由于地址位形式在高发送速度下，程序速度缺乏以防止在传输流中的一个

5、10bit的空闲，且空闲线形式与RS232通讯兼容，因此该光纤网络采用空闲线通讯形式。图4数据收集界面主站通过COM1口与从站通讯，用软件中断的方法接收从站上传的信息。主站接收与发送的数据都是NRZ非归零格式，NRZ的格式包括以下组成局部：一个起始位、18个数据位，一个奇偶校验位可选、1或者2个停顿位。从站接收到一帧数据时，产生一个中断，并判定是否与自己的虚拟地址一致。主站与从站的设定如下：从站虚拟地址从01到80，当从站接收到的数据与自己的地址一致时，发送信息给主站，否那么处于等待接收状态图5，各从站之间不通讯，同一时刻只有一个从站发送信息给主站。图5程序流程图3.模拟调试用一台PC机，2块

6、自己设计制作的DSP开发板，1分2光纤转换器组建了一个光纤网图6，对数据收集网络进展模拟调试。测试仪器采用泰克公司的TDS3032B示波器。用PC机COM1通讯口的3号引脚的第一个上升沿为触发信号，触发电平为5V。通讯时间测试经过如下：COM1通讯口3号引脚发送数据的第一个上升沿作为起始时间，到2号引脚接收到从站上传数据的第一个上升沿为止，这个时间即为主站与从站一次通讯的时间。经屡次测试，通讯没出现错误，一次通讯时间为560us图7，波动在20us以内，数据的传输速度设定为115200bps。图6光纤数据收集网络硬件电路1为光纤，2为LF2407A芯片，3为1分2光纤转换器数据收集的测试经过如

7、下：主站PC机给从站DSP发出一个地址76，各DSP经过判定、等待，最后，虚拟地址是76的DSP把该电源模块的工作状态包括IGBT的开/关，熔丝的通/断等和端口电压发送给主站计算机。主站接收到数据后，对所接收的数据进展分析。假如I/O接收到的该电源模块的工作状态为非正常状态，那么DSP向主控计算机发出一个警告信号，提醒工作人员关断模块电源，同时把收集到的数据存储到指定的文件夹。假如I/O承受到的改电源模块的工作状态是正常状态，那么不存储数据。通太多次测试分析，该光纤数据收集网络的主站与其中一个从站通讯的平均时间为42.3ms从站发送31个字符。在测试经过中没有出现通讯故障，该光纤网络知足设计指

8、标。图7通讯时间波形图1发送，4接收4.抗干扰效果比拟RS232是微机之间最常用的串行通讯接口，但RS232串行通讯接口的抗干扰才能很差。这是由于RS232C采用单端信号传输，而它的连接电缆把它所连接的两台机器的地又连接在一起，因此，当两个地线之间的地电位不一致时，就有共模干扰电压产生。于是就造成了严重的干扰，甚至烧毁接口器件;随着频率的增加，双绞线线对的衰减迅速增高，并且双绞线还有所谓的近端串扰，即在发送线对和接收线对之间存在电磁耦合干扰。假如采用光纤通讯，就可以隔断两个地之间的联络，进而极大地进步其抗干扰才能。并且光纤还具有不辐射能量、不导电、没有电感，且光缆中不存在串扰以及光信号互相不干

9、扰的影响，也不会在线路“接头处感应耦合导致的平安问题。用一台PC机，1块LF2407开发板，采用双绞线通讯时，在COM1口2号引脚接收到的干扰信号如图7。由于干扰信号太强，覆盖了有效的传输信号，导致双绞线无法在该环境下工作。采用光纤网在该环境下工作，抗干扰效果明显，干扰信号对通讯没有影响。因此，光纤是该环境下理想的通讯介质。图8干扰波形5.完毕语本文的创新点是：SCI总线与光纤通讯介质相结合。随着DSP功能的不断完善，DSP正越来越多地应用于经过控制和监控领域。并且该网络可以与工业以太网、现场总线等技术结合构成分布式控制系统以及现场总线控制系统，实现工业经过分散控制。采用本文所做的光纤转换器本

10、钱较低，易于网络的扩展。本文所述的光纤监控网络可以应用于其它高电压隔离、强电磁干扰环境中。参考文献：1U.E.SchwarzGigitizedhighpowermodulation14thSymposiumonFusionTechnology,Avignon,19862张霞宋仲康基于LabVIEW的局域网双机通讯微计算机信息2004年第12期49页3罗朝霞张高记基于TMS320LF2407ADSP的MODBUS通讯协议的实现微计算机信息2005年第7期138页4美TexasInstrumentsIncorporated著，徐科军，张兴等编译，（TMS320LF/LC24系列DSP的CPU与外设）M清华大学出版社2004起217页止221页。