系統(tǒng)由傳感器陣列及監(jiān)測模塊、GPS模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、電機驅(qū)動控制模塊等幾部分組成。系統(tǒng)組成框圖如圖 1
所示。
圖 1
微型平臺電子控制器系統(tǒng)組成框圖
控制模塊控制整個系統(tǒng)的硬件資源，負責資源配置、數(shù)據(jù)讀取/發(fā)送、外設(shè)控制（LCD、鍵盤、E2PRAM等）、通信接口、電源管理等任務。
2
功能及技術(shù)指標要求
Ø
接受GPS信號并同步觸發(fā)傳感器陣列輸出；
Ø
12路傳感器輸出同步采集；
Ø
3路兩相異步混合電機驅(qū)動控制；
Ø
128*64點陣LCD顯示，4*4鍵盤輸入；
Ø
LCD顯示格式：數(shù)據(jù)，圖形；
Ø
技術(shù)指標
n
傳感器采樣頻率100Hz；
n
電機控制輸出頻率10Hz；
n
大量運算頻率40Hz；
n
同步采樣頻率1Hz；
n
技術(shù)器時鐘頻率≥2MHz。
軟件功能及數(shù)據(jù)處理模型待細化成任務書。
3
方案實現(xiàn)
3.1
硬件實現(xiàn)方案系統(tǒng)硬件平臺的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2所示。
數(shù)據(jù)結(jié)果通過ARM傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊的DSP，用于電機的運動控制。
CPLD中的ADC控制邏輯對ADC進行配置、控制、讀取等操作，并將獲得的采集數(shù)據(jù)緩存或發(fā)送給ARM處理器；其中，部分邏輯受ARM的程序控制，用于實現(xiàn)軟硬件交互、模塊與模塊間的交互等功能。同時，CPLD根據(jù)GPS觸發(fā)信號實時同步采集12路傳感器輸出。
數(shù)據(jù)處理模塊中的DSP根據(jù)信標電壓的采集結(jié)果和傳感器的輸出結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理后生成三路電機的運動控制數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳遞給ARM生成電機驅(qū)動其的控制邏輯。
ARM處理器為系統(tǒng)的處理核心。負責從功能鍵盤接口獲得用戶對模塊的控制信息，并按用戶的要求控制CPLD對ADC的采樣過程進行控制；解析GPS傳輸?shù)男畔ⅲ瓿蒀PLD對傳感器陣列脈沖信號的采集控制；完成與DSP的數(shù)據(jù)交換；完成步進電機的驅(qū)動控制。
Flash可用來對數(shù)據(jù)進行緩沖或轉(zhuǎn)存，可為采集數(shù)據(jù)提供大容量、高速、靈活的緩存空間。
LCD和鍵盤組成了模塊和用戶之間的人機接口。鍵盤采用4*4鍵盤，可為用戶提供16個功能按鍵。LCD可顯示步進電機的控制參數(shù)及曲線。
電源模塊負責從供電輸入產(chǎn)生系統(tǒng)需要的各種電源。
3.2
軟件實現(xiàn)方案模塊軟件設(shè)計主要包括GPS信號解調(diào)、傳感器脈沖信號采集（計數(shù)器實現(xiàn)）、ADC采集控制、數(shù)據(jù)處理、步進電機控制邏輯、LCD控制、鍵盤輸入監(jiān)控、系統(tǒng)功能邏輯控制等。
傳感器輸出為脈沖信號，通過CPLD的I/O引入。使用頻率不小于2MHz的采樣時鐘，可保證采集精度大于0.5µs。CPLD中的ADC采集控制部分完成對信標電壓的采集，并把數(shù)據(jù)通過ARM上傳給DSP。
ADC采集控制部分完成對ADC采集操作的啟動/停止及采集數(shù)據(jù)的上傳，CPLD與ARM進行交互，控制ADC器件工作；ADC完成模數(shù)轉(zhuǎn)化后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM中，再送給DSP進行處理。
LCD控制部分是LCD顯示屏的底層驅(qū)動程序，負責在LCD上顯示文字、符號和圖形，以及清屏、開關(guān)背光等操作。鍵盤輸入監(jiān)控則監(jiān)視鍵盤輸入，將對鍵盤上的按擊轉(zhuǎn)化為控制命令，發(fā)送到系統(tǒng)軟件的其他模塊中。
系統(tǒng)功能邏輯控制是根據(jù)當前系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù)對其他模塊進行控制，并根據(jù)各個軟件模塊的工作狀態(tài)、返回參數(shù)等信息更新系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)。通過系統(tǒng)功能邏輯控制部分的協(xié)調(diào)，各個軟件模塊按照設(shè)計進行工作，實現(xiàn)指定的功能，完成數(shù)據(jù)的采集和處理任務。
軟件整體的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
4
進度計劃
5
成本估算及風險控制
風險控制上，ARM集成了較多外設(shè)，可以減小設(shè)計風險、調(diào)試風險，避免延長研發(fā)周期；CPLD控制ADC靈活性較大，容易滿足系統(tǒng)在功能上的要求，同時方便日后升級。 | 
發(fā)表于 2009-5-28 17:11:53
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