-- 作者：魯豫
-- 發布時間：2005/5/19 16:57:28
-- [求助]重金尋求合作精英：熟練DSP電路板的設計，手工PCB設計。
| 重金尋求合作精英：熟練DSP電路板的設計，手工PCB設計。
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我們要用DSP(TI2812)做一個驅動VGA顯示器的接口、模擬量采集、頻率量采集、開關量的輸入輸出
該系統屬于實時工控系統，對實時性要求較高，要求輸出量隨輸入量的變化
而迅速反應，系統為室外作業，控制緊鄰的1200千瓦電機，現場環境要求系
統達到工業級溫度范圍，具有較強的抗震性和抗干擾性。
1、可驅動640×480彩色液晶顯示器。
2、主機與液晶顯示器相距15米。
3、可驅動兩路USB PC機標準鍵盤。
4、主機與鍵盤相距15米。
5、16路模擬信號輸入，不低于12位精度，量程可調，正負輸入。
6、16路模擬信號同時采集時總周期不高于800微秒，可采用中斷采集方式。
7、5路頻率信號輸入，頻率范圍20~3000HZ，測頻率值及過零點。
8、2路脈沖列可控輸出，與相應頻率輸入信號同步，脈寬16微秒，脈間距200微秒。
9、50路數字量輸入輸出。
10、界面顯示所有輸入輸出量的實時數據及漢字故障解釋，基本滿屏，
每秒刷新次數不低于5次。
11、模擬量、頻率量的數學運算采用浮點型，數值計算包括微分積分慣性低通等，
每個運算周期不高于400微秒。
12、用C進行編程
要求：精通DSP、PROTEI、PCB（限北京地區)
需要承攬本項目人員出差到外地,現場調試通過為準
該系統屬于實時工控系統，對實時性要求較高，要求輸出量隨輸入量的變化而迅速反應，系統為室外作業，控制緊鄰的1200千瓦電機，現場環境要求系統達到工業級溫度范圍，具有較強的抗震性和抗干擾性。
一、硬件設計概況：
1、20路模擬信號輸入，每路輸入電壓范圍不同，最高輸入正電壓不超過40V，最高輸入負電壓不超過－20V，采集時要求不低于12位精度，量程可調，可接受正負信號輸入，帶光電隔離，隔離電壓不低于1500V，20路模擬信號同時采集時總周期不高于400微秒，最好能達到200微秒。
2、5路頻率信號輸入，經整形后為方波，整形電路已確定，整形后的電壓為單＋5V，頻率范圍20~3000HZ，要求測實時頻率值，采集周期不高于400微秒，最好能達到200微秒。
3、2路脈沖列輸出用于可控硅觸發，要求脈寬16微秒，脈間距200微秒，脈沖列起始角度可控，終止角度為165度，要求輸出單＋5V，驅動能力不小于2MA。
4、35路數字量輸入信號，25路數字量輸出信號，輸入整形電路和輸出驅動電路已確定，整形后輸入電壓為＋5V，要求輸出電壓＋5V，驅動能力不低于2MA。采集和給定周期不高于400微秒，最好能達到200微秒。
5、在原理圖設計時，在不影響實現功能的情況下，芯片盡量選擇TI公司產品，選擇其它公司元器件時盡可能減小生產公司范圍，以便于采購和質量監控。
6、要求設計時鐘電路。
7、要求系統可驅動640×480彩色液晶顯示器，主機與液晶顯示器相距15米，顯示器顯示應清晰無抖動。
8、鍵盤共設計20鍵，主機與鍵盤相距15米。
9、要求現場可從上位機（筆記本電腦）下載程序到下位機（DSP），下載線長度5米（電器柜至駕駛室）。
二、軟件設計概況：
1、參考”原工控機系統參考.doc“中的相關信號和故障代碼方面的內容。
2、軟件設計主要有數據采集，界面顯示，數據存儲，鍵盤掃描，通訊，上位機編程，數學計算（數學計算模塊）等功能，要求設計除數學計算模塊外的軟件。
3、數據采集包括模擬量信號數據采集，數字量輸入信號數據采集，數字量輸出信號數據給定，頻率量輸入信號數據采集，脈沖列輸出信號給定，外部時鐘信號采集，要求實時迅速地將采集上的外部信號的數據轉換成具體的變量，以備數學計算模塊使用，同時將經數學計算模塊算出的變量形式的數據給出到相應的硬件管腳上。
4、界面顯示包括顯示驅動，六個640×480分辨率的彩色界面。
5、鍵盤掃描功能可采集20個鍵盤的動態變化，采集速度要求在一秒以內，遠低于數據采集的速度要求。
6、數據存儲功能，要求可存儲不低于1兆字節的數據。
7、與上位機通訊功能。
8、上位機的編程。
三、數據采集：
1、要求定時采集模擬量，定時時間可調，定時時間最長不超過400微秒，將20路模擬量輸入轉換為以下變量，變量值與輸入電壓的線性變比關系如下，該數值同時也做為量程范圍（AI.FAULT1除外），做AD轉換時按此量程范圍設計，以不犧牲精度，變量類型采用浮點型，此項工作需要硬件設計支持：
AI.M1AMPS：輸入電壓-2.5v時，AI.M1AMPS＝-2500；輸入電壓+2.5v時，AI.M1AMPS＝+2500；AI.M2AMPS：輸入電壓-2.5v時，AI.M2AMPS＝-2500；輸入電壓+2.5v時，AI.M2AMPS＝+2500；AI.AOUTVOLTS：輸入電壓10v時，AI.AOUTVOLTS＝2000；輸入電壓0v時，AI.AOUTVOLTS＝0； AI.ALTFVOLT：輸入電壓為-7.547v時，AI.ALTFVOLT＝80;輸入電壓0v時，AI.ALTFVOLT＝0；
AI.M2VOLTS：輸入電壓為5v時，AI.M2VOLTS=1000;輸入電壓為0v時，AI.M2VOLTS=0;AI.MFAMPS：輸入電壓為-2v時，AI.MFAMPS=-800； 輸入電壓為+2v時，AI.MFAMPS=800； S.ALTFAMPS：輸入電壓為-15v時，S.ALTFAMPS=-15; 輸入電壓為+15v時，S.ALTFAMPS=15;AI.RPINHI：輸入電壓為+15v時，AI.RPINHI=19;輸入電壓為0v時，AI.RPINHI=0;AI.SRS：輸入電壓為+15v時，AI.SRS=19;輸入電壓為0v時，AI.SRS=0;AI.DC28V：輸入電壓為+40v時，AI.DC28V=40;輸入電壓為0v時，AI.DC28V=0;AI.DC15V：輸入電壓為+20v時，AI.DC15V=20;輸入電壓為0v時，AI.DC15V=0;AI.DCN15V：輸入電壓為-20v時，AI.DCN15V=-20;輸入電壓為0v時，AI.DCN15V=0; AI.FAULT1：為一個隨變信號，電壓范圍-5v至+5v，有時為直流信號，有時為交流信號，交流頻率為幾百HZ，要求檢測峰值電壓。輸入電壓為2.28V時，AI.FAULT1＝114。輸入電壓為－2.28V時，AI.FAULT1＝-114。
建議采集方法1：如果采集速度能夠足夠快，可以直接采集，算出峰值電壓。
建議采集方法2：如果資源有限，可以用硬件先做處理，再進行采集，需要時可將此信號分解成兩個信號（直流和交流）。
AI.FAULT2：為AI.FAULT1的備用信號，如果硬件將AI.FAULT1分解成兩個信號，AI.FAULT2做為AI.FAULT1分解出來的信號，其它同AI.FAULT1。
AI.M1TS：電阻信號，為標準鉑電阻溫度傳感器，根據硬件設計和鉑電阻溫度特性推出攝氏溫度值。溫度范圍：-40度至300度。
建議采集方法：將該溫度范圍的鉑電阻用硬件轉換為電壓信號，再對照鉑電阻特性曲線將該電壓轉換為-40至300的變量值。不排除更好的方法。
M2TS：同AI.M1TS。
增加一個非輸入變量AI.DC19V,AI.DC19V=AI.DC15V*19.0/15.0。
AI.TEMP1:備用信號1，AI.TEMP1＝該路輸入電壓值。AI.TEMP2:備用信號2，AI.TEMP2＝該路輸入電壓值。AI.TEMP3:備用信號3，AI.TEMP3＝該路輸入電壓值。AI.TEMP4:備用信號4，AI.TEMP4＝該路輸入電壓值。
2、頻率輸入信號共有五路，由硬件轉換為等幅的方波信號接入DSP，其中有兩路信號為可控硅同步信號，三路為傳感器信號，要求將5路頻率量輸入轉換為以下變量，變量類型采用整型，變量值與輸入頻率的線性變比關系如下：
FI.ESS：頻率范圍20至3000HZ，輸入頻率1000HZ時，FI.ESS＝1200。
FI.M1SPDIN：頻率范圍20至3000HZ，輸入頻率412HZ時，FI.M1SPDIN＝100；
FI.M2SPDIN：頻率范圍20至3000HZ，輸入頻率412HZ時，FI.M1SPDIN＝100；
FI.ASYN：頻率范圍30至180HZ，為檢測干擾信號，設計時按20至3000HZ設計，輸入頻率180HZ時，FI.ESS＝360。
FI.MSYN：同FI.ASYN。
要求定時采集頻率量，定時時間可調，定時時間最長不超過400微秒。
3、2路脈沖列輸出用于可控硅觸發，脈沖列由等脈寬等間距的一列脈沖組成，要求脈寬16微秒，脈間距200微秒，16微秒輸出高電平，200微秒－16微秒＝184微秒輸出低電平，要求脈沖列觸發角（起始角度）可控，脈沖列終止角度為165度，同步信號一路為頻率輸入信號的FI.ASYN，一路為頻率輸入信號的FI.MSYN，要求上升沿和下降沿都要觸發，此項工作需要硬件設計支持，需要占用幾路和哪幾路硬件資源，需要與硬件設計配合。一路脈沖列的輸出受整型變量FO.AFSEFP控制，FO.AFSEFP范圍為0至16500，當FO.AFSEFP＝0時，導通角為零度，當FO.AFSEFP＝16500時，導通角為165度，變量FO.AFSEFP與導通角為線性關系。另一路脈沖列的輸出受變量FO.MFSEFP控制，FO.MFSEFP范圍及與導通角的關系與FO.AFSEFP相同。FO.AFSEFP和FO.MFSEFP的數據由數學計算模塊定時給定，要求定時輸出，定時時間可調，定時時間不超過400微秒，要求脈沖列的實際給定時間與FO.AFSEFP的最新給定值吻合。
4、要求定時采集數字量輸入信號，共35路，定時時間可調，定時時間最長不超過400微秒，數字量輸入信號變量名如下，為位變量：
DI1.AS,DI1.DOS,DI1.DUMPBS,DI1.IDLESW,DI1.FAILDIODE,
DI1.FORIN,DI1.NEUTRAL,DI1.RS,DI1.RSC,DI1.LDWT,
DI1.ACCINH,DI1.SERVBRKSW,DI1.REVIN,DI1.BPS,DI1.PKBRKSW,
DI1.P1FB,DI1.GFFB,DI1.RP1FB,DI1.MFFB,DI1.RP4FB,
DI1.RP6FB,DI1.RP8FB,DI1.FORFB,DI1.KEYSW,DI1.ENGSERV,
DI1.P2FB,DI1.GFRFB,DI1.RP2FB:1,DI1.RP3FB,DI1.RP5FB,
DI1.RP7FB,DI1.RP9FB,DI1.REVFB,DI1.CPSFB,DI1.ENGSDWN.
當輸入為高電平時，相應的數字量輸入信號為1，當輸入為低電平時，相應的數字量輸入信號為0。
5、要求定時給定數字量輸出信號，共25路，定時時間可調，定時時間最長不超過400微秒，數字量輸出信號變量名如下，為位變量：
DO.P1,DO.GF,DO.RP1,DO.MF,DO.RP4,DO.RP6，DO.RP8，DO.FOR，DO.AFSE，DO.ENGSRVLT，DO.P2，DO.GFR，DO.RP2，DO.RP3，DO.RP5，DO.RP7，DO.RP9，DO.REV，DO.MFSE，DO.TS，DO.CPRL，DO.LIS，DO.SYSFLTLT，DO.DOB1,DO.DOB2.
數字量輸出信號變量為1時，相應的外部管腳輸出高電平，數字量輸出信號變量為0時，相應的外部管腳輸出低電平，數字量輸出信號變量的值由數學計算模塊給定。
6、時鐘采集：要求采集時鐘日期，采集周期為1秒，即精確到時鐘的秒級，此信號主要用于記錄故障的發生時間，時鐘的采集方法需要參考采用的硬件，時間單位為年、月、日、時、分、秒。
四、界面顯示：
1、液晶顯示驅動：驅動液晶顯示的編程需要確定采用哪種液晶及液晶與主機的連接采取哪種方式才能確定，主要方式有采用VGA液晶顯示器，采用LVDS液晶顯示器，采用RS485連接方式，不排除有更好的方法；采用VGA液晶顯示器或采用LVDS液晶顯示器液晶一側不需要再加硬件驅動器，采用RS485連接方式需要在液晶一側增加硬件驅動或采用其它公司已經開發成型的硬件。液晶分辨率640×480，可采用16色或256色，用字符方式時橫向80個英文字符，縱向30個英文字符，漢字采用16×16。液晶顯示器的主界面參考附帶文件“界面1.bmp”所示，該界面共分以下幾個部分：
2、數字量輸入信號的顯示：在白色線框內上部，變量為0時顯示黑底白字，此時代表此開關量處于斷開狀態（無效狀態），變量為1時顯示白底黑字（有些信號為紅底蘭字），此時代表此開關量處于閉合狀態（有效狀態），要求顯示實時變化，外面輸入信號變化時顯示也隨之變化，無滯后感。數字量輸入信號變量與相應顯示對應如下：
變量DI1.ACCINH對應顯示ACCINH，變量DI1.LDWT對應顯示2SOS，變量DI1.DUMPBS對應顯示DBUP，變量DI1.BPS對應顯示BLOWP，變量DI1.DUMPBS對應顯示DBUP，變量DI1.DUMPBS對應顯示DBUP，其它的顯示名稱與變量名稱相同，可一一對應。有變量無顯示的不必顯示，有顯示無變量的仍要增加可控制相應顯示的位變量。
3、數字量輸出信號的顯示：在白色線框內下部，黑底白字代表此開關量處于斷開狀態（未給電狀態），白底黑字（有些信號為紅底蘭字）代表此開關量處于閉合狀態（給電狀態），要求數字量輸出信號變量變化時相應顯示也隨之實時變化，無滯后感。
變量DI1.ACCINH對應顯示ACCINH，變量DI1.LDWT對應顯示2SOS，變量DI1.DUMPBS對應顯示DBUP，變量DI1.BPS對應顯示BLOWP，變量DI1.DUMPBS對應顯示DBUP，變量DI1.DUMPBS對應顯示DBUP，其它的顯示名稱與變量名稱相同，可一一對應。有變量無顯示的不必顯示，有顯示無變量的仍要增加可控制相應顯示的位變量。
4、模擬量輸入信號的顯示：在白色線框外，屏幕下方，共兩排信號名，數據在信號名的下方顯示，沒有信號名的數據與模擬量無關，顯示時要求實時變化，無滯后感，其中AI.DC15V，AI.DCN15V，AI.DC28V，AI.RPINHI，AI.SRS顯示到小數點后一位，其它量省略小數點只顯示整數部分。顯示位置對應如下：+28V下顯示變量AI.DC28V，+15V下顯示變量AI.DC15V，-15V下顯示變量AI.DCN15V，+19V下顯示變量AI.DC19V，FAULT下顯示變量AI.FAULT1與AI.FAULT2中絕對值較大的一個，其它的顯示名稱與變量名稱相同，可一一對應。模擬量數據的顯示對實時性要求較高，每秒鐘更新數據不低于6次，最好達到或高于12次。
5、頻率量輸入信號的顯示：在信號顯示的最后一排左側，共五個信號量，要求顯示實時變化，無滯后感，每秒鐘更新數據不低于6次，最好達到或高于12次。顯示名稱與變量名稱一一對應，M1SPDIN和M2SPDIN為變量FI.M1SPDIN和FI.M2SPDIN的十分之一值，相應增加小數點和小數點后一位。
6、時鐘顯示：在主界面和各個子界面都需要顯示，在界面的第一排左上角，顯示當前時間，從左到右依次顯示年、月、日、時、分、秒，例如2005 03 03 14：27：20，每一秒更新一次。
7、定時顯示：在主界面的第一排右上角，有兩個從0到100反復循環變化的數據，一個代表界面刷新率的速度，一個代表模擬量定時采集的速度，每100個循環周期顯示加1，從顯示的變化可以推測采集和顯示數度。
8、主界面屏幕上其它的變量顯示作為故障診斷使用，預留一行做備用，附帶文件“界面1.bmp”中有一排顯示1.8,1.8,27,0的即為此備用行，要求可實時顯示十個變量，變量名為浮點型的S.ValueDisplay01,S.ValueDisplay02,S.ValueDisplay03,S.ValueDisplay04,S.ValueDisplay05,S.ValueDisplay06和整型的S.ValueDisplay07,S.ValueDisplay08,S.ValueDisplay09,S.ValueDisplay10,浮點型變量顯示到小數點后一位。
9、主界面屏幕上故障代碼顯示：當系統檢測有故障出現時，在顯示屏的下方有故障顯示代碼出現，故障代碼旁有中文解釋，中文解釋為紅色時表示系統檢測出有關鍵錯誤出現，中文解釋為黃色時表示系統檢測出有警告性錯誤，在附帶文件“界面1.bmp”中，故障代碼為“105”，故障解釋為“接觸器故障”。產生多個故障時可使用鍵盤進行故障翻閱，按向“上箭頭鍵”看更新發生的故障，按“向下箭頭”鍵盤看更早產生的故障。
10、開機后進入主界面，主界面最下一排（“界面1.bmp”中未顯示）均分成六段，每段內寫入四個漢字，代表六個子菜單，從左到右依次為：實時監控（即主界面），故障記錄，動作記錄，牽引邏輯，制動邏輯，數據設定。按“向左箭頭”和“向右箭頭”可依次選中各個子菜單，界面改變，同時該選中段的四個漢字變換顏色，表示現界面為這四個字所代表的界面。
11、故障記錄子界面：故障記錄較多時可使用鍵盤中的向上箭頭和向下箭頭移動屏幕查看，下面為記錄實例，左面為故障代碼，右面為故障產生時間，依次為年、月、日、時、分、秒，靠上的為最近發生的，靠下的為先前發生的，以發生故障時間為排列順序，例：
11 2005 2 24 17: 59: 51
11 2005 2 24 17: 1: 35
13 2005 2 24 16: 51: 50
13 2005 2 24 15: 2: 33
11 2005 2 24 14: 30: 21
11 2005 2 24 12: 1: 16
17 2005 2 23 7: 18: 11
17 2005 2 23 7: 18: 5
17 2005 2 23 7: 17: 45
17 2005 2 23 7: 17: 33
12、動作記錄子界面：用于查看各數字量輸入信號和數字量輸出信號在每個月和季度的動作次數，為單頁。
13、牽引邏輯和制動邏輯子界面：在界面上按一定空間順序排列數字量輸入和數字量輸出信號，顯示方式與主界面相應顯示類似，以黑底白字和白地黑子的轉換代表變量或信號的變化，該界面將白地黑子改為綠底白字，界面內的具體排列在編程時確定。
14、數據設定子界面：可由鍵盤“0”到“9”輸入設定數據或密碼，具體安排在編程時確定。
五、鍵盤掃描：
1、鍵盤掃描：共設計20鍵，做類似于BORLANDC3.1中函數boiskey()的鍵盤功能，可以辨別動作過的按鍵，鍵盤上分別標有“向上箭頭”，“向下箭頭”，“向左箭頭”，“向右箭頭”，“S”，“0”，“1”，“2”,"3","4","5","6","7","8","9"等，鍵盤對實時性要求不高，點擊鍵盤后須在1秒鐘之內作出反應。
六、數據存儲：
1、存儲功能：此功能通過按鍵“S”啟動，存儲數據時在界面空白處從“.”到“......”循環變化以表示正在存儲數據，每隔2毫秒存儲一次實時數據，存儲以下變量的整數部分：
FI.ESS，FI.M1SPDIN，AI.ALTFVOLT，AI.ALTFAMPS，AI.AOUTVOLTS
AI.M2VOLTS，AI.M1AMPS，AI.M2AMPS，AI.MFAMPS，FO.AFSEFP FO.MFSEFP，FI.ASYN,Temp1,Temp2,Temp3,Temp4,Temp5,Temp6,Temp7,Temp8.Temp1到Temp8為浮點型，由數學計算模塊給定。存儲器存滿后有報警提示并停止存盤，上位機取出數據后可以繼續存盤。
七、與上位機的通訊：
1、由于需要長線傳輸，須根據硬件設計的通訊方式進行軟件設計。
2、要求可與上位PC機進行數據傳輸，將存儲功能存下的數據傳到上位機，以便上位機分析、觀察、整理數據。
3、下載程序，將上位機改好的最新版程序下載至DSP，使DSP系統能夠方便的使用新程序進行運行。
八、上位機編程：
1、使用上位機（筆記本電腦）對DSP下載程序進行編譯，然后通過通訊方式下載到DSP系統。
2、通過通訊方式將DSP系統由存儲功能存儲的數據接收，以文本文件的格式存于硬盤中。
3、由于DSP系統存儲器容量有限，可通過通訊方式將DSP系統采集的實時數據實時地傳至上位機，并由上位機以文本文件存儲。
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