[實用新型]基于DSP和FPGA的控制板卡

有效

• 申請號: 201520587147.5
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN204926079U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 陳夏琨;嚴天宏
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種控制板卡電路，尤其涉及一種基于DSP和FPGA的控制板卡電路。

背景技術：

近年來，隨著電力電子器件的發展，開關電源技術可應用于高壓電源。它通過PWM波控制開關器件的導通關閉來調節輸出電壓的高低，采用逆變電路來提高變壓器的工作頻率，大大降低了器件的體積與重量；然而在控制輸出PWM波形上，當前多采用如UC3525、TL494等特定的模擬型電源芯片，這些芯片受溫漂或老化現象的影響，會產生過大的控制誤差，控制精度有所降低；還有采用8051或AVR單片機作為控制核心的智能數字化控制方法，這種方法克服了采用模擬芯片帶來的溫漂以及老化的影響，但受控制芯片工作頻率限制，無法實現高頻化成為影響其廣泛使用的主要因素。

目前，DSP芯片以運算速度快、精度高、抗干擾能力強等優點，在電機控制，電力傳動等領域得到了廣泛應用，目前己有工作頻率達1GHz的DSP芯片，可以預計隨著開關電源高頻化的發展，DSP芯片必將成為控制高壓電源的主流芯片。

FPGA器件具有體系結構和邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍廣等特點，它又具有設計開發周期短、設計制造成本低、開發工具先進、標準產品無需測試、質量穩定以及可適時在線檢測等優點，被廣泛應用于產品的原型設計和產品生產之中。

實用新型內容：

本實用新型為解決現有技術存在的問題，提供了一種基于DSP和FPGA的控制板卡。基于DSP和FPGA的控制板卡具有通訊速度快、數據處理能力強、運行穩定、可以控制多個全控型變換器功率單元的優點。

為了實現上述實用新型目的，本實用新型采用的技術方案如下：

基于DSP和FPGA的控制板卡采用核心板加擴展板的方式，核心板為DSP數字信號處理器最小系統板，擴展板為以FPGA為核心的功能擴展板。其中，所述的核心板包括DSP數字信號處理器、電源模塊、復位模塊、時鐘模塊、JTAG1下載模塊、外擴RAM、外擴Flash、擴展總線模塊；擴展板包括FPGA邏輯芯片、模擬數字信號采樣模塊、PWM輸出模塊、JTAG2下載模塊、電源轉換模塊、I/O擴展模塊。

特別的，所述基于DSP和FPGA的控制板卡包括RS485總線，方便與上位機通信；

特別的，所述基于DSP和FPGA的控制板卡包括RS232和CAN總線；

特別的，所述基于DSP和FPGA的控制板卡包括繼電器模塊；

特別的，所述基于DSP和FPGA的控制板卡中電源模塊分別與復位模塊、時鐘模塊、JTAG1下載模塊、外擴RAM、外擴Flash、擴展總線模塊、FPGA邏輯芯片、模擬數字信號采樣模塊、PWM輸出模塊、JTAG2下載模塊連接，為控制板卡供電；

特別的，所述基于DSP和FPGA的控制板卡中復位模塊與DSP數字信號處理器連接，為控制板卡提供上電復位和掉電復位；

特別的，所述基于DSP和FPGA的控制板卡中時鐘模塊與DSP數字信號處理器連接，為系統提供時鐘信號；

特別的，所述基于DSP和FPGA的控制板卡中擴展總線模塊所擴展總線包括地址總線、數據總線、CAP/EQEP信號、PWM信號、ADC、SCI、McBSP、CAN、SPI、讀寫片選信號、中斷信號、電源信號；

特別的，所述基于DSP和FPGA的控制板卡中FPGA邏輯芯片和DSP數字信號處理器、擴展總線模塊連接，實現總線的邏輯控制以及I/O擴展；

特別的，所述基于DSP和FPGA的控制板卡中核心板和擴展板采用上下疊層、可分離的結構，上層為核心板，下層為擴展板，核心板背部有兩列雙排插針式外擴引腳接口，可以插在擴展板上的插槽中，實現層疊和分離；

本實用新型所述基于DSP和FPGA的控制板卡具有的優點和積極效果為：

1.本實用新型所述基于DSP和FPGA的控制板卡，控制板卡電路全部使用工業級的芯片組，數據處理速度較快，抗干擾能力強，運行穩定，使用范圍廣泛。

2.本實用新型采用可編程邏輯芯片FPGA來實現I/O擴展，具有修改方便，集成度高的特點。

3.本實用新型采用DSP芯片作為主運算處理單元，FPGA芯片作為從控制擴展單元，將DSP芯片和FPGA芯片組合使用，充分發揮了DSP在實時和高精度運算上的優勢及FPGA在邏輯功能實現、運算速度、豐富的I/O資源及配置靈活上的優勢，提高系統運行的速度，增強了控制系統的可靠性。

4.本實用新型采用核心板加擴展板方式，當DSP控制芯片燒壞時，只需更換核心板即可，減少資源浪費，節省成本。