基于DSP处理器SMJ320F240实现智能电源模块的软硬件的设计.docx

《基于DSP处理器SMJ320F240实现智能电源模块的软硬件的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于DSP处理器SMJ320F240实现智能电源模块的软硬件的设计.docx（6页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、基于DSP处理器SMJ320F240实现智能电源模块的软硬件的设计机载设备的稳定工作离不开安全可靠的电遮系统。随着机载设备综合化程度的提高，高密度、高可靠电源系统将成为综合核心处理机应用的关键部分。机载设备在工作中有时会出现一些异常情况，如雷击、电压工作不正常、突然断电等，这些均会影响机载设备的正常运行，甚至会对安全性造成影响。研究设计具有自动监测及自动保护功能的电源系统是必要的。亶能管理电遮技术应能实时监控计算机供电运行状态，进行故障隔离和控制电源的分配重构，实现计算机电源余度供电、加电顺序控制的智能化管理目标。本文以某型通用控制处理机(UCP)为研究对象，提出一种适用于机载电源设备的智能电

2、源模块(IPSM)的软便性的实现方法。通用控制处理机(UCP)智能电源模块(IPSM)采用机上与应急28V直流电源双路供电体制，为UCP机架内的各模块提供经过滤波、电压尖峰、过压浪涌抑制等处理后满足GJB181A-2003要求的28V空电源，分布在各个模块上的供电元件(PSE)将28V母线电压转换成各模块工作所需的5V、15V电压。每个UCP配置2个IPSM,采用1+1冗余供电结构，正常工作时，由两个IPSM给系统供电，当其中一个IPSM模块故障时，由另一块IPSM模块自动接替并独立向整个系统供电。每个IPSM具备28V电压监测、12路电源开关阵列(PSA)通断控制、12路负载电流值监测与CP

3、U模块通讯等功能。1硬件IPSM模块主要包含电源转换单元(PCU),电源管理单元(PMS)和电源开关阵列(PSA)。IPSM的原理框图如图1所示。1. 用IIPSM原理框图2. 1电源转换单元PCU将机上28V输入电压转换成直流28V母板电压。同时PCU具有负载均流和自身故障隔离功能，并为模块上其它电路提供辅助电源。2.2 电源管理单元(PMS)PMS是系统实现电源智能管理的关键。它主要由电压调理电路、电流负载调理电路、多路开关、缓冲调整、A/D转换电路、通讯接口、控制器以及系统管理程序等软硬件部分等构成。PMS的主要功能是根据28V电压检测信号、流过每路开关的电流信号，来完成对12路1RM模

4、块的智能供电功能。控制器选用T1公司推出的DSP处理器SMJ320F240HFPM,采用CMOS工艺，片内544W的数据存储器，16kW的F1aSh程序存储器，最大可寻址空间为224k肌包括64kW的数据存储空间、64kW的程序存储空间和64kW的IO空间，单指令周期为50ns,具有1个8位可编程定时器,3个16位可编程定时器，28个可编程复用I/O引脚、锁相环时钟发生器、1个看门狗和1个通用异步通讯口。电源管理系统原理框图如图2所示。2.32.4 电源开关阵列(PSA)电路PSA在PMS控制下工作，负责接通、断开到机架中其它1RM模块的电源供电。其主要完成28V电源输出的通/断、电流检测等功

5、能。由于本项目需要12路开关控制和电流检测,选用常规的分立式功率开关元件、驱动电路,不仅电路复杂，而且占用唾面积较大，给版图设计带来困难。尤其是驱动电路，需要BOOST电路或电莅泵将驱动信号升压到约35V,才能保证可靠的驱动功率开关的通/断。选用继电器开关具有隔离功能，易控制、电路简单，但继电器的动作时间较长、反应速度慢。为简化电路设计,选用将控制、驱动及功率开关集成于一体的集成电路,在此选用英飞凌公司的BTS660P,它集成了电荷泵和n沟道MOS管，具有过载保护、电流限制、短路保护、过压保护、过温保护、输出负压箝位等功能。2系统软件设计2. 1软件功能IPSM软件可提供一套完整的燧式应用程序

6、软件，实现UCP系统的智能供电。IPSM应具备多种功能，包括实时监测IPSM的工作状态;根据IPSM工作状态，控制、驱动12路PSA开关的通、断。当PSA开关流过电流22.5A时，切断输出并且不可恢复;根据UCP系统命令控制12路PSA开关的通、断;提供RS422通讯接口,与CPU模块进行数据/信息通值等。3. 用3IPSM收件土丘生用4. 2软件结构IPSM软件按功能分为：系统初始化、BiT程序、PSA的管理、及-422通信、设备驱动及故障记录6个部分，其功能结构如图4所示。【PS件图4IPSM软件功微结构由系统初始化程序完成IPSM的DSP处理器SMJ320F240、串口通信协议芯片T1S

7、16C552AMHV以及12路PSA的初始化，并为应用程序的访问提供支持。BIT程序用于对IPSM的内部硬件资源进行检测，根据执行阶段的不同，将BIT程序分为上电BIT(PUBIt).周期Brr(PBrr)和维护BIT(MBIT)0上电B1T(PUBIT)：当IPSM接通电源时或复位后，IPSM开始执行PUB1T。周期B1T(PBn)：PB1T是IPSM进入周期任务后自动进行的，是对系统硬件的监控。维护BIT(MB1T)：MB1T是系统在地面，当接收到CPU模块发送的维护B1T命令后，对IPSM进行的维护测试。对电源开关阵列(PSA)管理的机制为：(D循环检测28V输出是否正常。若周期检测连续

8、3次均不正常，关闭12路电源开关，通过RS-422接口向CPU模块发送故障信息，并记录故障结果。(2)循环检测12路各PSA中流经各路电流值的大小，并确定各路的动作状态。若检测到Is2Ismax,若任意-一路周期检测连续3次均超限时，应关闭该路电源开关，通过RS-422接口向CPU模块发送故障信息并记录故障结果。否则，不关闭该路PSA开关。IPSM通过RS-422串口使用查询的方式与CPU模块进行通信。具体功能如下：(1)当IPSM监控有故障时，将发生的故障通过RS-422总线上报给CP1J模块。(2)IPSM通过RS-422串口接收CPU模块发送的命令，包括发送状态信息命令、握手命令、上电命

9、令、下电命令、进行维护BIT命令、发送版本命令和设置版本命令，并通过RS-422串口对CPU模块发出的命令进行响应。设备驱动主要是指对IPSM中所配备的接口设备提供驱动程序，设备驱动程序包括I/O接口驱动程序程序;RS-422总线接口驱动程序;NV-SRAM驱动程序。IPSM对所检测到的故障信息，都必须在NV-SRAM中进行故障记录，以备故障分析。故障信息记录在NV-SRAM中的一个确定存储位置，故障记录区分为：PUBIT故障记录区、MB1T故障记录区和周期任务故障记录区。NV-SRAM的内容可读出和清除。3结束语智能电源管理系统是新一代飞机综合核心处理机的发展趋势，可满足电源功率密度高、体积小、重量轻、变换效率高等性能的要求，并且电源系统自身的监测能力、故隙诊断和隔离、容错重构能力大幅提高，工程应用前景广阔。