高性能DSP可编程逻辑控制平台的研究

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随着运动控制过程复杂度的显著提高,人们对运动控制技术的要求越来越苛刻,不论是从系统的体积、开发方式方面,还是性能等方面都有了更高的要求。本文在详细分析运动控制发展现状的基础上,研究了DSP与运动控制系统的关系以及各种运动控制系统开发方式的优缺点。鉴于可编程逻辑控制器(ProgramLogic Control,PLC)具有体积小、开发便捷、运行可靠、易于维护的特点,本文探讨了采用PLC方式实现运动控制功能的优点,提出一种新颖的运动控制系统的开发方案-即DSP采用PLC方式开发的方案。该方案从PLC的工作原理和任务执行方式、DSP体系结构和工作方式入手,研究了如何将DSP技术与PLC技术进行结合,实现高性能DSP可编程逻辑控制平台。最后,将此DSP可编程逻辑控制平台应用在电梯门机控制系统中验证该平台的实用性。   为了实现DSP-PLC,本文设计了内核引擎模型DPLEM。该模型针对DSP的特点通过对可编程逻辑控制内核进行分解组合,实现框架模型的层次化。第一层为DSP硬件层,它实现了不同DSP芯片的同构化,系统的通用性及可移植性大大提高;第二层为硬件抽象层(HAL),为系统提供丰富的接口以及完善的接口描述,屏蔽CPU的差异性,提高系统的灵活性;第三层为DPLEM引擎控制内核层,包括指令模型、输入输出模型、存储模型、任务调度模型、通信模型;第四层为应用层,该层通过梯形图编辑软件的编译自动生成DPLEM源代码。   DPLEM模型是实现DSP-PLC的基础,本文接着详细描述了基于此模型的DSP可编程逻辑控制平台实现的具体方法,设计了一套具有运动控制特点的DSP-PLC指令集,并分析了梯形图在DSP-PLC的执行机制以及翻译形式,阐述了模型中的内在逻辑及模型之间的关系。其中,针对传统PLC扫描任务和DSP任务的调度问题,提出了前后台FBD动态调度算法,提高系统的任务响应能力;研究DSP的在线可编程技术,将其应用于DSP-PLC系统中,提高系统的灵活性。   文章的最后将DSP-PLC系统应用于电梯门机控制系统中,该系统以TMS320CF2808芯片为核心控制芯片,设计了电梯门机的运行曲线,并且通过梯形图软件的编辑方法对电梯门机控制系统的自学习功能、参数存取功能进行软件设计开发。通过实验证明,该DSP-PLC构架的系统执行效率高,可靠性强,运算精度高,响应快速,具有良好的应用前景。
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