2.5硬件和软件功用的分配和协调
2.5.1硬件功用的分配
（1）操控模块：该模块由TMSF2812来完结，经过计算机接纳用户的指令，生成所需的电压电流信号，驱动信号板上的开关元件，并依据信号板反应回来的电压电流信号，实时的调整输出信号；
（2）信号板模块：该模块由传统的电子负载的驱动扩大电路组成，依据DSP输出的操控信号，调整扩大操控电压信号，输出到电源板，实时的改动MOSFET基极电压的巨细。
（3）电源板模块：该模块是MOSFET组成的可调功率级电路，依据信号板输出到MOS管的负载电压的巨细，精确的调整相应的负载电流；
下图为数字电子负载的简略框图：
直流电子负载体系由软、硬件一起组成。需求归纳考虑测验设备作业速度、开发本钱和可靠性等要素，合理地分配硬件和软件资源，使开宣布的体系软硬件上具有晋级的或许。
2.5.2操控软件规划
电子负载体系的操控程序，包含以下部分：
（1）通讯程序，包含作业形式、凹凸档位按键挑选输入程序，实时处理数据反应回电脑串行通讯程序，128*64点阵液晶显现输出程序等。
（2）数据收集和处理程序，主要是AD转化程序，电压电流收集程序。
（3）各种算法程序，这是电子负载体系的中心部分，调用不同的PID操控算法来完结操控电压输出值的实时调理和高精度的要求。
上述规划过程如图2.15所示。
第3章电子负载硬件体系规划
3.1操控电路规划
3.1.1中心处理器
电子负载体系的中心操控器选用了德州TI公司DSP操控器2000系列里的TMS320LF2812.TMS320LF2812是179引脚的球形网格封装和176脚低剖面西线芯扁平封装，一切引脚电平与TTL电平兼容，引脚的输出均为3.3V的CMOS电平，最大输入承受电压为5V。
TMS320LF2812的CPU是低功耗的32位定点处理器，根据改善哈佛结构而且具有精简指令集，片上自带闪存、处理速度高达150MIPS.其主要外设特色为：
（1）16个输入通道的12位模数转化器，可装备成两个独立的8通道，能以12.5MSPS的速率进行双信道转化，双采样坚持功用为模仿操控回路的完结供给了要害支撑。
（2）高效的代码C/C++和汇编语言，共同的“IQmath”程序库，专用程序包完结精确的浮点运算，与TMS320C24XTM系列代码兼容。
（3）串行外设接口SPI，两个串行通讯接口SCI，为主机、测验设备和其它部件供给了便利的通讯接口，增强型CAN总线为多种工业、轿车运用供给了操控区域网络的无缝接口。
（4）可达56个独立的可编程的多路通用输入、输出（GPIO）引脚。
（5） TMS320LF2812供给了一个外部存储器接口（XINTF），其寻址地址可到达1兆字节。
（6）两个事情管理器包含灵敏的脉宽调制生成器，每个事情管理器模块包含定时器、比较器、捕捉单元、PWM逻辑电路、正交编码电路和中止逻辑电路。
表3.1所示为电子负载体系中TMS320LF2812的I/O口的分配衔接状况。
3.1.2液晶显现模块
显现模块作为一种直观的输出设备，是规划中必不可少的模块，在电子负载体系中，其功用主要是显现所在的测验形式，当时档位，设定的测验值。液晶模块能够经过总线操控，也能够经过GPIO口操控。F2812中有很多的GPIO口，所以在模块规划时需求经过GPIO口来操控液晶模块。规划中选用的液晶是是长沙太阳人公司出产的128×64点阵SMG12864ZK LCD模块，内部含有8000多个GB2312简体中文字库，选用8位数据并行或许串行衔接办法。
SMG12864ZK共有20个引脚，其间包含数据线8根，指令数据挑选引脚（RS）、读写挑选引脚（RW）、使能引脚（e），其他为电源线和地线等。需求留意的是SMG12864ZK为5V供电，但DSP的I/O引脚的输出电压为3.3V，所以在输出到液晶之前需求经过3.3V到5V的电压转化芯片，选用74LVX3245电压转化芯片。其引脚阐明如表3.2所示：
DSP与液晶模块的详细电气衔接是GPIOB0引脚操控液晶模块的指令数据挑选引脚（RS），GPIOB11引脚操控液晶模块的读写挑选引脚（RW），GPIOB12操控液晶模块的使能引脚（e），GPIOB3—GPIOB10引脚别离操控液晶显现模块的8位数据线DB0—DB7.
3.1.3键盘模块
在电子负载操控体系中，键盘扫描是CPU作业任务之一，键盘的作业时既要保证及时呼应按键的操作，又不过多占用CPU的作业时间。在电子负载体系运转时，并不需求按键输入，为了了进步CPU作业效率，加速操作速度，选用中止扫描电路，在键盘有按键按下时，才履行键盘扫描，履行该键的功用程序，把每个按键和DSP的IO口相连，每个独立式的按键占有一个IO口，每个IO口线上按键的作业状况不会影响其他IO口。这种衔接办法相当于把按键当作RAM的某一作业单元，经过读片外RAM的办法，辨认按键的作业状况。
电子负载体系中按键完结的功用有：
（1）发动/中止：按下按键1时，进入运转状况，载入初始数据并进行按键查询，履行负载电流调理、A/D收集、显现和实时数据反应。再次按下按键后，测验数据保存后停机。
（2）作业办法切换：按键1对应恒流作业办法，按键2对应恒压作业办法，按键3对应恒阻作业办法。
规划中共需4个按键，按键较少，因而选用了独立式键盘接口办法和中止扫描办法来完结按键的功用。
电流和电压值的调理由旋钮式电位器来完结，3.3V电压由DSP扩展IO口供给。
3.1.4通讯电路
电子负载和上位机传递信息选用RS232双工通讯办法，选用MAXIM公司的MAX3232接口芯片规划中选用9脚的COM1接口，用规范的串口连线衔接PC机的COM1口和DSP板上COM1口。DSP内置SCI通讯模块，是选用双线制通讯的异步传行接口，规划中用于电子负载状况查询和上传运转信息。DSP与232的接口规划：DSP的串口引脚GPIOF4和GPIOF5别离衔接MAX3232的TIIN和R1OUT引脚，进行串行数据交换，如下图3.1所示。
SCI模块的接纳器和发送器是双缓冲的，每一个都有自己独自的使能和中止标志位。SCI运用奇偶校验、帧犯错监测保证数据的精确传输。在2812的150MHZ时钟下，外设低速时钟75MHZ，SCI异步的波特率为：
LSPCLK/（SCIBRR+1）=75MHZ/（12+1）=57600b/s.
3.1.5 SPI接口的DA模块
因为DSP不能输出模仿信号，电子负载功率板上的操控信号又是接连改动电压信号，只能在扩展板加上DA转化器，把DSP输出操控数字量转化成模仿信号，处理操控电压信号的问题。SPI是一个高速的同步串行输入、输出串行外设接口，能够完结DSP处理器和外部外设之间的通讯。在电子负载电路规划中选用的是Ti公司的TLV5617A模数转化器，它是三线串行双通道10位电压输出的DAC，能与TMS320LF2812的串行接口彻底兼容。它含有4个操控位和10个数据位可对16位的字符串进行编程。DAC的结构框图如图3.2所示。
DIN为输入数据，CS为片选信号，REF模仿参阅电压为3.3V，由DSP供给。SCLK为SPI输入时钟，SPI通讯的波特率
=LSPCLK/（SPIBRR+1）=75MHZ/（124+1）=600KHZ.
在规划的电子负载中，操控的MOSFET管门极的是DAC的OUA的输出电压信号。
上表3.3是DAC的寄存器设置表，其间2～11位时DAC承受的SPI的10位数据，14位设置为1挑选DAC的2.5奇妙快速办法，12和15设置位（1，0）为写数据到DACA和缓冲。因为TLV5617A的操控信号要求较高，需求将DSP输出的时钟和片选信号用74HC08与门电路举高为高电平。
3.1.6数据保存EEPROM模块
电子负载体系测验时，常常需求现场改动参数或设置，并在调试结束后将参数保存，这就用到电可擦写的EEPROM.数据保存单元选用串行接口4KB的EEPROM X5043，因为DSP选用串行外设接口SPI与DA衔接，用DSP通用外设接口（GPIOF8～GPIOF11）与X5043衔接，经过对四个引脚的软件装备来完结对X5043的数据的读写。X5043选用3.3V封装，它将监控功用（上电复位，看门狗时钟，电源电压监督）集成在一个芯片上，能够读写100万次，数据保存100年。DSP与X5043硬件接口电路如下图3.2所示。
X5043的WP引脚接高电平，处于可写入状况，DSP经过IOF8在串行时钟，在下降沿时向X5043输出数据，并在串行时钟的上升沿锁存数据，经过IOF9向EEPROM输入时钟信号，IOF11为片选信号，输出为高电平，向低电平跳变时选通X5043.
