3 控制器的軟件設(shè)計
實際使用過程中，下級電力電子裝置的通訊協(xié)議可以選擇 RS232/RS485/CAN/以太網(wǎng)中的任意一種。圖 3為使用控制器時，某電力電子裝置系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
如圖 3所示，系統(tǒng)由主控單元 MCU和輔助控制單元 ACU組成，其中 MCU使用 2個 DSP作為主控芯片。圖中每個 DSP都配置了相應(yīng)的通訊模塊。用戶需要對 MCU或 ACU的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行高采樣頻率的實時監(jiān)測時，通過控制器的以太網(wǎng)接口使能目標(biāo)單元中的以太網(wǎng)模塊，該模塊即可以通過以太網(wǎng)開始向控制器傳輸指定的參數(shù)和數(shù)據(jù)。圖中使用控制器的 CAN通訊接口連接了 MCU和 ACU的內(nèi)部 CAN控制網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行控制指令的發(fā)送、相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的查看和設(shè)置、系統(tǒng)控制過程中時間和指令的同步以及發(fā)送周期性的心跳幀進(jìn)行系統(tǒng)通訊狀態(tài)的判斷，同時 CAN網(wǎng)絡(luò)也可以傳輸某些低采樣頻率的運(yùn)行數(shù)據(jù)。圖中的 RS485總線作為備用通訊總線，在 CAN總線出現(xiàn)故障時投入運(yùn)行。
3.1 系統(tǒng)總體軟件流程
根據(jù)上述的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可設(shè)計系統(tǒng)總體軟件流程，系統(tǒng)的軟件流程如圖 4所示。
系統(tǒng)首先上電初始化，初始化后系統(tǒng)先對 CPU和液晶進(jìn)行初始化，設(shè)置必要的寄存器，清空液晶的顯示數(shù)據(jù)，使其進(jìn)入相應(yīng)的工作方式。
程序中每隔 10ms對按鍵掃描一次，檢查是否有鍵按下，如果有按鍵按下，則根據(jù)預(yù)先確定的工作時序控制液晶的顯示，實現(xiàn)頁面的翻轉(zhuǎn)、菜單項的移動、相關(guān)參數(shù)的修改和顯示等功能。通訊數(shù)據(jù)的接收是通過相應(yīng)通訊接口的標(biāo)準(zhǔn)位查詢或接收中斷進(jìn)行的。

圖4 系統(tǒng)的軟件流程圖 圖 5 CAN通訊子程序流程圖

3.2 CAN通訊實現(xiàn)
控制器的軟件設(shè)計涉及到基于 RS232總線、RS485總線、CAN總線以及以太網(wǎng)等 DSP數(shù)據(jù)通信接口設(shè)計，限于篇幅考慮，現(xiàn)僅簡單介紹一下 CAN通信的實現(xiàn)，其他通訊協(xié)議的實現(xiàn)與之原理大致相同。
主程序中進(jìn)入相應(yīng)的通訊模塊后，調(diào)用子程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。子程序流程圖如圖 5所示。
初始化 CAN模塊,使能 CAN模塊時鐘,設(shè)置波特率及發(fā)送接收郵箱標(biāo)識符,配置發(fā)送接收郵箱指向及字節(jié)數(shù),使能所有郵箱。
判斷是否需要發(fā)送數(shù)據(jù)，如現(xiàn)在模式為向目標(biāo) DSP發(fā)送命令或者發(fā)送更改的參數(shù),則進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)程序,清除所有發(fā)送郵箱的發(fā)送響應(yīng)位,把命令或參數(shù)數(shù)據(jù)寫入郵箱數(shù)據(jù)區(qū) ,置位發(fā)送請求寄存器中的響應(yīng)標(biāo)志來啟動消息發(fā)送,直到相應(yīng)郵箱的發(fā)送響應(yīng)標(biāo)志被置位。
如果無發(fā)送指令或發(fā)送已完成,則進(jìn)入接收程序。當(dāng)收發(fā)器接收到總線數(shù)據(jù)時，接收郵箱未決寄存器中的相應(yīng)標(biāo)志位被置位。查詢這一位狀態(tài)，即可判斷是否收到數(shù)據(jù)，讀取接收郵箱里的數(shù)據(jù)后重置接收標(biāo)志 RMP，等待下一次接收。
接收到數(shù)據(jù)后，數(shù)字量即可在液晶上顯示，模擬量可以通過 DA轉(zhuǎn)換器用示波器觀察。
4 總結(jié)
本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)為該通用控制器可以通過 CAN、以太網(wǎng)、RS485、RS232等通訊方式實現(xiàn)對電力電子設(shè)備參數(shù)的修改及設(shè)置，并可通過液晶顯示。經(jīng)過實際的調(diào)試和使用，本文設(shè)計的通用控制器已經(jīng)應(yīng)用于某牽引供電系統(tǒng)的電力電子裝置上，運(yùn)行良好，抗干擾性和可靠性達(dá)到了設(shè)計要求。根據(jù)其它電力電子裝置的調(diào)試需求，本通用控制器可以靈活進(jìn)行更改，操作簡便。