基于TMS320LF2407A的SERCOS从站卡设计

论文摘要

现场总线控制系统(FCS)是控制网络发展的新型结构形式,同时也是工厂自动化网络集成和企业信息集成的基础。工业中普遍应用的变频调速驱动系统作为工厂现场控制层的重要构成部分,其网络化实现主要体现在变频器对现场总线的支持。对于具有严格同步要求的复杂机械中的应用或多电机系统协调控制的场合,SERCOS总线以它高实时性、严格同步控制和高精度数据等特点得到广泛应用。本文通过对现场总线控制系统和SERCOS协议规范的研究,选择TI的TMS320LF2407A作为控制芯片,结合SERCOS接口控制器SERCON816,设计了具有SERCOS II接口的SERCOS总线从站接口卡。在完成接口卡硬件设计与制作的基础上,基于DSP的软件开发首先将SERCON816的内部存储单元地址映射到LF2407A的I／O存储空间,实现控制芯片对协议芯片的数据访问,然后结合SERCON816内部功能模块的定时控制机制和电报处理机制,实现非周期性数据和周期性数据的传输,同时实现完整的通信接口初始化过程。通过搭建的测试平台测试所设计的从站接口卡成功被主站识别,SERCOS通信环路闭合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 现场总线控制系统
• 1.1.1 现场总线控制系统的主要特征和优点
• 1.1.2 现场总线控制系统的发展趋势
• 1.2 变频调速系统中常用现场总线
• 1.3 SERCOS总线国内外研究发展概况
• 1.3.1 国外研究发展概况
• 1.3.2 国内研究发展概况
• 1.4 本课题研究内容及全文安排
• 2 SERCOS总线技术
• 2.1 SERCOS协议概述
• 2.1.1 SERCOS总线的拓扑结构
• 2.1.2 SERCOS协议的报文结构
• 2.1.3 SERCOS的通讯接口初始化
• 2.2 SERCOS的数据传输机制
• 2.2.1 非周期性数据传输
• 2.2.2 周期性数据传输
• 2.3 SERCOS的同步机制
• 2.3.1 处理命令值和反馈值的参数
• 2.3.2 驱动器内控制环的同步
• 本章小结
• 3 系统硬件设计
• 3.1 总体硬件设计
• 3.2 DSP主控制器模块设计
• 3.2.1 TMS320LF2407A简介
• 3.2.2 扩展存储电路设计
• 3.2.3 JTAG接口设计
• 3.2.4 串口通讯及时钟电路设计
• 3.2.5 电源电路设计
• 3.3 SERCOS接口通讯模块设计
• 3.3.1 SERCON816工作原理
• 3.3.2 时钟电路设计
• 3.3.3 电平转换电路设计
• 3.3.4 SERCOS收发器驱动电路设计
• 3.4 译码电路模块设计
• 3.4.1 GAL技术及GAL16V8D
• 3.4.2 GAL16V8D模块电路设计
• 3.4.3 GAL器件编程
• 3.5 外围电路设计
• 3.5.1 拨码开关电路设计
• 3.5.2 键盘显示及按键设置电路
• 本章小结
• 4 系统软件设计
• 4.1 软件总体设计
• 4.2 地址映射和主要数据结构
• 4.2.1 SERCON816存储空间地址映射
• 4.2.2 主要数据结构
• 4.3 DSP初始化实现
• 4.4 SERCON816初始化模块
• 4.4.1 控制寄存器初始化
• 4.4.2 双端口RAM区初始化
• 4.5 非周期性数据传输模块
• 4.6 SERCOS接口初始化模块
• 4.7 周期性数据传输模块
• 4.8 速度接口适用分类
• 本章小结
• 5 系统测试
• 5.1 从站接口卡软、硬件测试
• 5.2 通信测试
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在校学习期间所发表的论文情况