基于DSP的无人机配电控制器检测系统的设计.ppt

1、基于的无人机配电控制器检测系统的设计,课程：现代检测技术,针对某型无人机配电控制器现有检测方法的不足，根据配电控制器的性能测试要求，设计了一种基于 技术的配电控制器检测系统。该系统以控制器为核心，合理利用了 控制器自身集成的 模块、 总线控制器模块和捕捉单元等，实现对配电控制器各项性能参数的检测。 配电控制器是无人机上电源管理和电能分配的关键设备，其性能将对无人机飞行安全以及任务完成产生重要影响。目前对配电控制器只能进行简单的通电测试，检测其输入输出间的电压关系，缺乏一套严格的检测方法。针对上述情况，本文设计的检测系统能够模拟无人机上实际供电状态，检测配电控制器加载情况下的各项电气性能指标参数

2、，特别是大负载任务设备突加突卸时对机上供电系统供电特性的影响。,总体方案设计,配电控制器检测系统主要包括控制器、交流电压检测模块、交流频率检测模块、直流电压检测模块、总线继电器状态检测模块、电源与负载控制模块以及通信模块等部分，组成框图如图所示。检测系统运行时，首先通过电源与负载控制模块模拟不同任务剖面下的供电情况以及设备工作情况，然后通过各检测模块检测不同任务剖面下以及任务切换时配电控制器各项电气性能参数，判断配电控制器工作状态，并通过通信模块发送至 。,一、交流电压检测模块,负责对配电控制器交流汇流条电压进行检测。被测交流信号首先通过互感器模块电路进行强弱变换和电气隔离，再经交流信号调理电

3、路（包括分压器、电压抬升电路等）变为满足要求的 电信号，最后送入 芯片内部的模块。这里互感器选用超小型精密电压互感器。为防止被测信号可能发生突变，保护芯片，在将调理信号引入 前，需要加限幅电路。设计中采取比较器和二极管搭建限幅电路的方式，达到双向限幅的效果。为满足 芯片内部 模块阻抗匹配的要求，在分压器后设置由 构成的电压跟随器。,硬件设计,SPT204参数,SPT204使用方法,SPT204实际上是一款毫安级精密电流互感器， 输入额定电流为2mA，额定输出电流为2mA，用户 使用时需要将电压信号变换成电流信号，推荐电路 如下图，R1是限流电阻，使用条件是：不论额定输 入电压多大，调整R1的值

4、，使额定输入电流为2mA。 副边电路是电流/电压变换电路，当需要电压输出 时采用。调整图中反馈电阻R3的值可以得到所需要 的电压输出。电容C2和R2是用来补偿相移的。电容 C1是用来防振和滤波的。电容C3起抗干扰作用，其 值不得大于400pF。两个反接的二极管是起保护运算 放大器作用的。运算放大器推荐使用OP07系列，使 用性能较好的运算放大器容易达到较高的精度和较 好的稳定性。运算放大器电源电压通常取+15v或+12v。,限幅电路分析,限幅电路分析,当输入电压Vin小于上部限幅电压Vh时，由于OP放大器的输入为“H” ，二极管D1截止。OP放大器的输出与Vout分开，变为Vout=Vin，对

5、放大器输出无影响。当Vin大于Vh时，A2输入“L”，二极管D1导通，OP放大器A2构成同向电路，故Vout= Vh 。输出电压被限制为Vh。 当输入电压Vin大于下部限幅电压VL时，由于OP放大器的输入为“L” ，二极管D1截止。OP放大器的输出与Vout分开，变为Vout=Vin，对放大器输出无影响。当Vin小于VL时，A2输入“H” ，二极管D1导通，Vout= VL 。输出电压被限制为VL 。,二、交流频率检测模块,交流汇流条频率的检测采取硬件测量法，即首先将来自交流电压检测模块电路互感器输出端的被测交流正弦信号通过波形转换电路变为同频率的方波信号，然后送入控制器的捕捉单元实现频率检测

6、。以比较器 为主构成迟滞比较器， 将正弦交流信号转换 为同频率方波信号， 并由三极管 将交变方波信号整形 为只有正半波的同频 率方波信号。,三、直流电压检测模块,负责对配电控制器直流汇流条以及各直流负载输入端电压进行检测。与交流电压检测模块类似，被测直流电压信号首先通过信号调理电路变换为电信号，然后送入 芯片内部的 模块进行处理。,四、总线继电器状态检测模块,将配电控制器上总线继电器的工作状态通过总线送至控制器的控制器模块，由 控制器进行检测。电 路 设 计 中 采 用 符 合总 线 标 准 的 驱 动 芯 片，并由电阻和 二极管搭建 电平转换 电路解决控 制器和总线 驱动芯片间的电平 匹配问

7、题。,五、电源和负载控制模块,负责接收控制器的控制指令，通过如图所示的驱动电路驱动继电器动作，实现对配电控制器直流和交流汇流条的供断电控制以及任务设备的加卸载控制。,六、和控制器间通信模块,上位机和控制器通过接口与的串行通信接口实现异步通信，其通信接口电路如图所示，设计中选用符合标准的驱动芯片。,软件设计,一、电压检测程序模块,采用周期扫描的方式实现对配电控制器交流汇流条、直流汇流条及各直流设备输入端电电压状态信息的采集，并存入数据缓冲区进行处理。,ADC模块,（1）模拟输入03V （2）16通道，多路输入 （3）双采样保持器（S/H） （4）一个12位的模数转换器 （5）同步采样或顺序采样模

8、式 （6）排序器SEQ可工作在两个独立的8通道 模式或一个16通道的级联模式,ADC配置,void InitAdc(void) extern void DSP28x_usDelay(Uint32 Count); EALLOW; SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.ADCENCLK = 1; ADC_cal();/调用ADC_cal汇编 EDIS; AdcRegs.ADCTRL3.all = 0 x00E0;/上电,AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS = ADC_SHCLK;/顺序采样 AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS = ADC_CKPS;

9、/25MHZ AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC = 1; /级联模式 AdcRegs.ADCTRL1.bit.CON_RUN = 1; /连续采样 AdcRegs.ADCMAXCONV.bit.MAX_CONV1 = 0; AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 = 0 x0; DELAY_US(ADC_usDELAY); ,二、频率检测程序模块,采用和电压检测程序模块相似的程序结构，利用中断服务程序通过控制器的捕获单元完成对与交流信号同频率的方波信号脉冲宽度的测量，设计中对方波脉冲的上升沿进行捕获。,eCAP模块,事件预分频,边沿极性选择,连续

10、/单次捕捉,中断功能,ECAP1配置,void InitECAP1(void) ECap1Reg.ECEINT.all=0 x0000;/禁止中断 ECap1Reg.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP=0;/停止ECAP1计数器 ECap1Reg.ECCTL1.bit.CAPLDEN=1;/使能捕获装载 ECap1Reg.ECCTL1.bit.CAP1POL=0;/CAP1捕获上升沿 ECap1Reg.ECCTL1.bit.CAP2POL=0;/ CAP2捕获上升沿 ECap1Reg.ECCTL2.bit.CAP_APWM=0;/工作在CAP模式 ECap1Reg.ECCTL2.bit.

11、 STOP_WRAP=1;/捕获2次停止 ECap1Reg.ECCTL2.bit. CONT_ONESHT=1;/单次模式 ECap1Reg.ECCLR.all=0 xFFFF;/清除所有中断标志位 ECap1Reg.ECEINT.bit.CTROVF=1;/使能上溢中断,ECap1Reg.ECCTL2.bit.REARM=1;/复位并启动Mod4计数器 ECap1Reg.ECCTL2.bit. TSCRTSTOP=1;/启动ECAP1计数器 ,ECAP1 GPIO端口配置,void InitECAP1_Gpio(void) EALLOW; GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GP

12、IO5=0;/使能上拉 GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.bit.GPIO5=0; GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO5=3; EDIS; ,interrupt void ECAP1_CTROVF_Isr(void) Ecap1TsctrOverflowCnt+; ECap1Reg.ECCLR.bit. CTROVF=1;/清除溢出标志 PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP4;/应答PIE 中断 ,ECAP1计数器上溢中断函数,for( ; ; ) while(ECap1Reg.ECFLG.bit.CEVT1!=1) Tst1

13、=ECap1Reg.CAP1; OvfCnt1= Ecap1TsctrOverflowCnt; while(ECap1Reg.ECFLG.bit.CEVT2!=1) Tst2=ECap1Reg.CAP2; OvfCnt2= Ecap1TsctrOverflowCnt; Fre=150.0e6/(4294967296.0L*(OvfCnt2- OvfCnt1)+ Tst2-Tst1); Ecap1TsctrOverflowCnt=0; ECap1Reg.ECCLR. bit.CEVT1=1; ECap1Reg.ECCLR. bit.CEVT2=1; ECap1Reg.ECCTL2.bit.REA

14、RM=1; ,大循环,三、继电器状态检测程序模块,直接利用内部的控制器模块采集配电控制器内部总线继电器的工作状态，存入缓冲区并进行数据处理。,e模块,eCAN模块由CAN协议核心（CPK）和消息控 制器组成，消息控制器由3部分组成： 1.存储器管理单元（MMU）； 2.能够存储32个消息的邮箱RAM； 3.控制和状态寄存器。,e模块配置,void InitECan(void) EALLOW; ECanbShadow.CANTIOC.all = ECanbRegs.CANTIOC.all; ECanbShadow.CANTIOC.bit.TXFUNC = 1;/端口 ECanbRegs.CANT

15、IOC.all = ECanbShadow.CANTIOC.all; ECanbShadow.CANRIOC.all = ECanbRegs.CANRIOC.all; ECanbShadow.CANRIOC.bit.RXFUNC = 1; ECanbRegs.CANRIOC.all = ECanbShadow.CANRIOC.all; EDIS;,ECanbRegs.CANME.all = 0;/ 屏蔽邮箱 ECanbMboxes.MBOX0.MSGID.all = 0 x1111AAA0;/配置邮箱ID、标识符 ECanbMboxes.MBOX16.MSGID.all = 0 x1111AA

16、A0; ECanbRegs.CANMD.all = 0 x00010000;/0发送, 16接收 ECanbRegs.CANME.all = 0 x00010001;/激活邮箱 ECanbMboxes.MBOX0.MSGCTRL.bit.DLC = 8;/8字节数据 ECanbMboxes.MBOX0.MSGCTRL.bit.RTR = 0;/无远程帧 ECanbMboxes.MBOX0.MDL.all = DATE1; ECanbMboxes.MBOX0.MDH.all = DATE2;,EALLOW; ECanbShadow.CANMC.all = ECanbRegs.CANMC.all;

17、 ECanbShadow.CANMC.bit.CCR = 1;/请求操作寄存器 ECanbRegs.CANMC.all = ECanbShadow.CANMC.all; EDIS; do ECanbShadow.CANES.all = ECanbRegs.CANES.all; while(ECanbShadow.CANES.bit.CCE != 1 ); /等待允许 EALLOW; ECanbShadow.CANBTC.all = ECanbRegs.CANBTC.all; ECanbShadow.CANBTC.bit.BRPREG = 9; /TQ ECanbShadow.CANBTC.bi

18、t.TSEG2REG = 5 ; /位速率 ECanbShadow.CANBTC.bit.TSEG1REG = 7; ECanbRegs.CANBTC.all = ECanbShadow.CANBTC.all;,ECanbShadow.CANMC.all = ECanbRegs.CANMC.all; ECanbShadow.CANMC.bit.CCR = 0; /操作寄存器结束 ECanbRegs.CANMC.all = ECanbShadow.CANMC.all; EDIS; do ECanbShadow.CANES.all = ECanbRegs.CANES.all; while(ECanbShadow.CANES.bit.CCE != 0 );/等待禁止 EALLOW; ECanbShadow.CANMC.all = ECanbRegs.CANMC.all; ECanbShadow.CANMC.bit.STM = 0; / 常规发送模式 ECanbShadow.CANMC.bit.SCB = 1; / 常规模式（32个邮箱） ECanbRegs.CANMC.all = ECanbShadow.C