首页 | 供应信息 | 求购信息  | 下载系统 | 新闻系统 | 企业信息 | 产品信息 | 工控知道 | 论文信息 | 展会信息论坛
 
以ARM和DSP嵌入式系统为核心的实时仿真平台的开发
作者:陈巨涛,郑华耀   发布时间:2007-10-28 08:36:19 来源:电子设计信息网/ 繁体版 访问数:

本文相关DataSheet:                

  引 言

  一个大型的船舶轮机模拟器蕴含着30多个全物理过程的数学模型,涉及千余个实时参变量,通常采用功能分散的DCS网络来实现。即便如此,个别仿真工作站由于模型复杂、任务繁重,难以满足实时仿真的要求。例如,动力推进系统的仿真是一个半实物在环的仿真系统,其中既有虚拟的动力装置即仿真计算机上运行的数学模型,又有真实的控制盘台、物理显示设备,是一种集实时控制和高速运算功能于一体的典型系统。

  早期开发成功的SMSC2000型轮机模拟器采用工控机作为仿真计算机,所有数据的处理和输入输出的控制都经过它的数据采集卡来完成。推进系统仿真的精确度与实时性无法两全。近期航运仿真中心在开展多模式机舱仿真实验的同时,针对I/O点最多(200多个)、半实物环境最复杂的船舶推进系统进行了剖析,研制了嵌入式微机的新颖仿真平台。

  船舶推进系统仿真平台的选取

  船舶推进系统仿真平台需要有很强的控制接口(输入输出)能力和高速的数字运算处理能力。TI公司的C2000系列率先为电机的实时控制开拓了应用领域,但并不适合于具有众多I/O的复杂机电模型的仿真。由于市场上无现成的仿真装置可购, 只能针对机舱模拟器的对象自行探索。实际上,当代嵌入式芯片既提供了高速的数字信号处理器(DSP),也提供了有强大控制功能的微控制器(MCU)。采用MCU+DSP架构,就可兼备两者的长处。

  基于核的32位RISC微控制器在监视控制、人机接口方面的功能非常完善,数字信号处理器(DSP)对各种数字信号或数据处理的能力十分强大。因此,许多嵌入式实时应用系统采用ARM+DSP的结构组合来充分发挥两种处理器的优势,从每个处理器中获得最大益处,以获得更高性能。其中,ARM作为主处理器,负责任务管理、输入输出接口、对外部设备的控制,甚至运行嵌入式操作系统;而DSP作为从处理器,仅仅负责快速的数据运算处理。两个处理器核之间通过共用一部分存储器等方式进行通信。

  以ARM+DSP为核心的具有很强的控制接口能力和高速数字处理能力,用来代替以工控机为核心的仿真系统,可以达到实时运行精确的船舶推进系统的数学模型、实时控制外围物理设备的目的,从而实现精确实时的半物理实物在环的船舶推进仿真系统。

  ARM+DSP嵌入式船舶推进系统仿真平台的硬件结构

  ARM+DSP嵌入式仿真平台主要由以ARM,C5000DSP,C2000DSP3个处理器为中心的功能部分构成。其中ARM部分的ARM核微控制器是主处理器,是整个系统的控制中心。ARM部分带有自己的FLASH,RAM,A/D,D/A转换器等外围设备,主要负责上电后完成整个系统的自举加载和系统的任务分配、从物理设备输入和向物理设备输出信号、通过CAN总线与上位计算机通信等。C5000DSP部分主要运行船舶推进系统的数学模型,并将仿真所得的转速和转矩的数据传递给C2000DSP部分的电机控制单元,以在电动机上表达出推进系统的实时状态,即用电动机来模拟推进主机。

  C2000DSP部分的功能是接收C5000DSP部分数学模型的运算结果,按照该结果控制电动机达到仿真的转速和转矩,最终实现用电动机来模拟推进主机。这3个部分按一定的方式组合在一起,构成一个整体,共同完成推进系统仿真的任务。其基本组织结构如图1所示。

图1 ARM+DSP嵌入式微机系统的基本组成

  实际上,从可靠性角度考虑,对于ARM部分和C5000DSP部分,采用一块ARM7+C54x的双核芯片(TI的TMS320VC5470)把两部分的核心集成到一起。这两部分的主要外围设备有ARM侧的FLASH,SRAM,SDRAM,键盘,LCD,CAN总线接口,A/D,D/A转换器(用于模拟量的输入输出),光耦电路(用于数字量或开关量的输入输出),用于编程调试用的JTAG接口及DSP侧的程序空间外扩SRAM,数据空间外扩SRAM,及I/O空间的FIFO(用于向C2000DSP部分传递数据)。这两部分的硬件组织结构如图2所示。

 1/4    1 2 3 4 下一页 尾页
  
评论】【加入收藏夹】【 】【打印】【关闭
来顶一下
近回首页
返回首页
※ 相关信息
无相关信息
关键:  
※ 其他信息
发表评论
用户名:
密码:
验证码:
匿名发表

 
 搜索新闻
 最新新闻
 热点新闻
数据加载中..

网站地图
Autooo.Net 版权所有
Copyright © 2007--2012 All rights reserved