控制芯片模块（精选九篇）
控制芯片模块 篇1
美国TI(Texas Instruments）公司的系列数字信号处理器（DSP）芯片采用多总线的哈佛结构、流水线结构的指令操作方式、专用的硬件乘法器和快速的DSP运算指令，具有处理速度快、接口通用、外设资源丰富、稳定性好、精度高的特点，适用于汇编或C/C++语言开发，在数字信号处理、通信和工业自动化等领域得到了广泛应用[1]。在大功率电力电子应用领域，设备往往要求具有较好的实时性、较高的可靠性以及维护的便利性，这些都为基于DSP的控制器创造了更广阔的应用空间。控制器内部一般具有复杂的通讯网络，而电力电子装置控制系统与监控系统之间多采用串行数据交互的通讯方式，需要一种通用、简单、可靠、移植性好的串行通信方案。
本文给出的串行数据通信方案中，控制器采用DSP芯片的串行通讯接口（SCI）资源，监控系统工作站采用Visual Basic的MSComm控件，通讯符合IEC60870-5-101规约。该方案可实现基于DSP控制的多种电力电子装置与上位机间的数据交换，模块化的设计有效缩短了电力电子控制装置的开发与研制周期，更便于电力电子装置的实验与维护。
1、通信系统的硬件结构
控制器采用TI公司最新推出的C2000系列DSP产品TMS320F28335。该DSP具有三个串行通信接口，每个串行通信接口SCI的接收器和发送器各具有1个16级深度的先入先出数据缓存器（FIFO），可减少空头服务；具有各自独立的使能位和中断位，可以在全双工通信中同时进行操作[2]。为了确保数据的完整性，SCI对接收到的数据进行间断检测、奇偶性校验、超时和帧出错的检查。通过1个16位的波特率选择寄存器，数据传输的速度可以被编程为65535种不同的方式。串行通信接口的数据，无论是接收和发送都采用NRZ（非返回零）格式。NRZ数据格式包括：1个起始位、1～8个数据位、1个奇/偶校验位或无奇/偶校验位、1～2个停止位、1个用于区分数据和地址的额外位。
本文选用电平转换器MAX3232芯片进行F28335与PC间TTL电平和RS-232电平的转换。MAX3232简单易用，单+3.3 V电源供电，仅需外接几个电容即可完成从TTL电平到RS232电平的转换，硬件接口电路如图1所示。
F 2 8 3 3 5内部有三路串行通信模块SCIA、SCIB和SCIC，可根据实际工程需要进行配置。图1中所示为仅选用一路SCIB模块与PC进行串行通信的接口电路方案。
2、通信协议设计
考虑到基于DSP的电力电子控制装置与其他设备通信的多种需要。报文采用电力系统行业常用的IEC60870-5-101[3]规约的帧格式。方案中通信速率设定为9600bps，无校验位，数据位8位，停止位1位。
101规约中规定了2种帧格式，1种是可变帧格式，1种是固定帧格式。可变帧格式可以用来实现主站（上位机）与从站（电力电子装置控制器）之间的数据传输。固定帧格式则可以用来实现主站与从站之间的查询和确认。帧格式如表1、表2所示。
说明：
1）启动字符：帧格式的特征码6 8 H代表可变帧格式，1 0 H代表固定帧格式。
2）数据长度：包括控制域、地址域、用户数据区的8位位组的个数，为二进制数。L=1字节（控制域）+1字节（控制域）+用户数据个数×2字节。
3）控制域格式如表三所示。
主站到从站的功能码为：
3发送/确认帧,传送数据FCV位1;
4发送/无回答帧，传送数据FCV位0;
10请求/响应帧，召唤用户1级数据F C V位1;
11请求/响应帧，召唤用户2级数据F C V位1。
从站到主站的功能码为：
0确认帧；
8响应帧。
4）链路地址域：地址域（A）的含义是当主站触发一次传输服务时，主站向子站传送的帧中表示报文所要送达的目的站址，即子站站址；当由子站向主站传送帧时，表示该报文发送的源站址，即表示该子站站址。地址域的值为0至255，其中FFH=255为广播站地址，即向所有站传送报文。这里规定上位机（主站）地址为0x01，电力电子装置控制器（从站地址）为0x02。
5）链路用户数据：要传输的数据内容。这里每个数据占2个字节。
6）帧校验和：帧校验和是控制域、地址域、用户数据区8位位组的算术和。
7）结束字符：作为该帧数据的结束。
3、DSP程序设计
3.1 DSP SCI模块初始化
初始化串行口，使帧格式满足通信协议的要求，设置波特率为9600bps。打开串口接收终端，并使能串行口。串行口的初始化程序如下：
该段程序完成了复用I O口的设置，SCIB的初始化，使能SCI发送中断并使S C I退出复位。
3.2 DSP通信程序设计
TMS320F28335串行通信的软件设计和F2407、F2812一样，可以采用查询和中断两种不同的方式，其中查询方式是在查询到相应标志成立时，执行相应的动作（如发送一个字节）。这种工作方式要在串行口和接口电路间交换数据、状态和控制三种信息，致使DSP的利用率受到严重影响[4]。
方案中采用中断方式。DSP启动串口后，不再询问其状态，继续执行主程序，直至串行口产生中断，D S P响应后，开始执行相应的中断服务。
下面仅以接收数据为例，说明DSP芯片SCI模块如何工作。数据接收流程图如图2所示。
当SCI模块接收数据后，首先判断接收数据是否完整。随后进行数据解析，解析时，先检测数据帧中的地址信号，如果和自身的地址不匹配，则丢弃该帧；否则进行相应的数据解析。在函数实现中利用SWITCH多分支结构，依据帧中的命令信号对帧进行相应分析，完成串行通信的握手和数据的交互。当解析完成之后向上位机发出确认帧，返回主程序。
4、上位机程序设计
通常情况下，电力电子装置需要1套完善的监控平台实现参数设置、指令发送和系统检测等功能。而VB开发环境具有开发过程简单，开发周期短，可用控件兼容性好等优点，在监控系统工作站这一领域具备较好的优势。MSComm是Microsoft提供的W i n d o w s下串行通信编程的一个Active X控件，其核心内容是组件对象模型C O M，它以属性和事件的形式提供对Windows通信驱动程序API函数的接口[5]。MSComm控件使用事件驱动方式来处理和解决各类通信软件的开发设计，并提供了使用RS232进行数据通信的所有协议。VB为该控件提供了标准时间处理函数，并通过属性和方法提供对串行通信的设置。其中主要属性如下所示：
C o m m P o r t：设置并返回通信端口号；
Settings：以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位；
PortOpen：设置并返回通信端口的状态，也可以打开和关闭端口；
Input：从接收缓冲区返回和删除字符；
Output：向传输缓冲区写一个字符串；
Rthreshold：设定引发OnComm事件的字节数。在设计接收可预知变长数据串时，灵活使用此属性将大大简化程序设计难度。
4.1 上位机程序设计思想
上位机软件可以用来对电力电子设备进行快速状态设置及查询，便于现场工程师进行快速调试及故障排除。
本上位机软件通过RS232接口与DSP控制器进行通信交互。上位机下发数据给DSP控制器时，DSP控制器采用中断方式接收，DSP控制器回报数据给上位机时则采用查询方式。参数的下发采用先查询后下发的方式。查询完成后，修改要调整的参数再下发所有参数。
上位机软件流程图如图3所示。首先完成必要的初始化，如操作窗口重绘、各变量的初始值设置，以及通讯串口的初始化操作等；
进入主循环后根据初始化数据（默认值）显示部分参数数据（必要定值），并自动查询当前控制器数据。在查询控制器数据结束之后，在主界面上对各参数进行显示，此时，用户可根据需要修改参数，并发送至控制器。再次查询之后，可以根据界面显示判断参数是否修改完成。
4.2 上位机程序部分实现代码
在上位机软件代码实现中，数据的发送由命令按钮的C l i c k事件触发，由M S C o m m的O u t p u t属性来实现。在O n C o m m事件中从接收缓冲区取出数据，数据的接收是由MSComm的Input属性来实现。这样接收和发送由两个事件分别触发，从而保证了通信的实时性。MSComm的Rthreshold属性用来设定引发O n C o m m事件的字节数。在设计接收可预知变长数据串时，程序员只需在发送查询帧时，重新打开串口，并更改此属性，即可灵活改变需要接受的数据串的长度。
通讯串口1设置源代码：
4.3 上位机程序特点
通过使用V B控件，工程人员可以方便地根据不同任务在上位机上设计出美观的界面和实用的功能。
在本软件设计过程中，涉及界面操作及串口操作的函数全部进行模块化封装。在开发同类型的电力电子设备控制系统时，只需要修改数据解析和数据封装函数，即可实现代码复用。
5、结语
TMS320F28335是目前性能最好的D S P之一，除了具有高速运算能力之外，还具有丰富的外设。采用M A X 3 2 3 2芯片实现TMS320F28335与上位机的串行通信，实现简单且性能可靠。该电路适用于近距离PC与DSP串行通信，通信范围15米之内。
本文给出了一种基于DSP的电力电子控制装置与PC间的数据交换的设计方案，此方案通过DSP中的SCI模块，实现了电力电子装置与P C间的串行数据通信，完成了电力电子装置开发调试过程中的定值参数传递与实验数据上传的功能。该方案已在包括DVR（动态电压补偿器），TSF（晶闸管投切滤波器）等多个电力电子项目中投入使用，效果明显，可有效缩短电力电子装置的开发与研制周期，降低电力电子装置的实验与维护成本。
摘要：TMS320F28335是32位浮点DSP(数字信号处理器)芯片,在电力电子装置中的应用日益广泛。本文介绍了利用DSP芯片的SCI(串行通信接口)模块与Visual Basic中的MSComm控件在电力电子控制装置中实现符合IEC60870-5-101规范的串行数据通信方案。该方案可应用于多种基于DSP的电力电子控制装置与上位机间的数据交换。在实际环境下运行表明该方案简单有效、移植方便,便于系统的开发与调试,具有较强的实用性。
关键词：数字信号处理器,TMS320F28335,串行通信接口,IEC60870-5-101规范,MSComm控件
参考文献
[1]Texas Instrument.DSP Selection Guide.2004.
[2]TMS320F28335Digital Signal Controllers(DSCs)Data Manual.Texas Instruments Incorporated,USA,2007.
[3]IEC60870-5-101.Companion standard for basic telecontrol tasks.
[4]苏奎峰等.TMS320X281X DSP原理及C程序开发[M].北京:北京航空航天大学出版社.2008.
控制芯片模块 篇2
SM7012 AC/DC PWM 功率开关 v1.6 I D = G ID •(0.23V0.23V R1 1 1 + R1 R 2 再将上式合并，最终得到 IDLIM： I DLIM = G ID • 0.23V •(然而在实际应用中，FB 脚是上拉的方式接入到 VDD，不可能对地短路。当系统启动或者短路时，此时 FB 脚的电压比较接近于 0V，通过内部高压 MOS 管漏极电流则为最大值 IDLIM。IFB =-0.23V R1 GID = ΔID ΔIFB 从上图可以看出，IFB 电流大，ID 的电流就小；IFB 电流小，ID 的电流就大。当 IFB 的电流大于 IFBSD 时，芯片会关闭 PWM，此时的 ID 的值大约为 85mA，同时芯片会自动进入突发模式。这对于系统工作在空载或者轻 载至关重要。 过压保护 当芯片 VDD 的电压超过 VDDOVP 时，会触发内部复位信号，导致系统重新启动。-6-SM7012 AC/DC PWM 功率开关 v1.6 典型应用方案 BUCK 电路—电磁炉应用方案 原理图： F1 R1 5 D6 DRAIN VDD 4 ZD1 FB GND 3 2 SM7012 6 DRAIN AC C1 D1-D4 7 DRAIN DRAIN C2 C3 C4 L1 18V 8 GND 1 U1 D5 C5 C6 C7 D7 5V BOM 表： 位号 D1、D2、D3、D4 D5 D6 D7 ZD1 R1 C1 C2 变压器参数： 参数 1N4007
BYV26C UF4007 BYV26C 18V 稳压管 22Ω 4.7uF/400V 103 位号 C3 C4 C5 C6 C7 L1 F1 U1 参数 4.7uF/50V 104 220uF/25V 104 220uF/25V EE10 1A/250V SM7012 N1 N2 1）骨架EE10（4+4）卧式普通磁芯 2）电感量L为：1.6mH 3）N1：0.19mm线径为绕150匝 4）N2：0.19mm线径为绕64匝 7 SM7012 AC/DC PWM 功率开关 v1.6 12V/500mA 反激电源应用方案 原理图： C6 F1 LT1 C3 T1 R1 D7 C7 C8 C9 R4 L1 12V CX1 C1 RT1 LT2 C2 D5 D6 R3 CY1 8 7 6 5 U1 GND DRAIN SM7012 GND DRAIN DRAIN 1 2 3 VDD FB 4 DRAIN R5 R6 R9 R7 R2 U2 C10 C11 C4 C5 R8 U3 R10 BOM 清单： 位号 C1 C2 C3、C6 C4 C5 C7 C8 C9、C10 C11 R1 R2 变压器参数： 参数 4.7uF/400V 10uF/400V 102/1KV 103/50V 4.7uF/50V 470 uF/25V 220 uF/25V 104/50V NC 100KΩ/1W 9.1K 位号 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 LT L1 D1、D2 参数 0R 15Ω/1W 120R/1/2W 1K 47K NC 33K 5.1K 40mH 3uH 1N4007 位号 D3、D4 D5、D6 D7 RT1 CX1 CY1 F1 U1 U2 U3 T1 参数 1N4007 FR107 SR2100 5D-9 0.1uF/275V 222/250V 1A/250V SM7012 光耦 TL431 EE16（5+5）-8-SM7012 AC/DC PWM 功率开关 v1.6 封装形式 DIP8 SOP8-9-
控制芯片模块 篇3
TQM7M5013是一种5×5mm四波段HADRON II功放模块，其采用的创新架构有助于提高能效，延长用户通话时间。首先我们来温习下极化调制(Polar)和线性调制(Linear)的EDGEPA各自特点。由图1可见，极化调制是工作在饱和状态，效率比较高但线性度差，传统的纷性调制是纷性度比较好，但效率低。而TQM7M5013使用了最新的线性调制，在效率和线性度之间这两个重要指标之间会有所平衡。在EDGE大功率输出近饱和区工作的时候，在PA之前会有个预失真(图2)，这能有效的提高线性调制PA的工作效率。
另外，特别是和上一代极化调制的PA不同，这种新型的线性调制PA是2bit数控方式。根据输出功率范围大小的不同，共分七种不同的工作状态模式，低频段有四种，高频段有三种。每种模式下，PA的偏置都不一样，电流也不一样。这样实际工作的时候，系统根据不同功率输出的需要，选择不同的工作模式，能更有效的节省电流，增加通话时间，这对移动终端设备来说是非常有意义的。
在分析了单个的TQM7M5013的效率状况以后，为了更具对比性，我们可以用最新的线性调制的TQM7M5013和传统的极化调制的TQM7M5012比较一下各自的耗流。由GSM输出功率概率图可见，在城市、郊区、农村等各种不同网络环境下，PA的最大几率输出功率是不一样的，但较之极化调制的5012，线性调制的5013在各种输出功率情况下，耗流都有明显减少，特别是在中低功率等级的时候，如图3、图4。
取最大几率输出为29dBm的郊区做分析，试验发现，线性调制PA的功耗大约比极化调制PA节约近200mA。对于GSM使用，线性调制PA的功耗大约比极化调制PAY均节约近100mA，这样，相对原来极化调制PA来说，可以增加约15％的通话时间，这是多么大的一个改进啊!
图5是各种输出功率VS概率曲线，图6、图7是高低频段下，各种输出功率情况下的电流对比曲线。我们可以看到，大部分情况下，节约耗流在100-210mA之间，对照TQMTM5013的功率模式可以发现，主要在中低功率模式的时候，能更有效的节省电流。
总之，新一代的TQM7M5013为未来集成／多模放大器奠定了基础。与最近发布的3G高通芯片组配合使用，高度通用的TQM7M5013已被配置于2010年中将推出的十几种平台、先期主要用户均很满意这款产品的性能。预计该产品在2010年下半年在WEDGE市场将有强劲的采用率。
CooIPower系列最新DC—DC转换器实现高功率密度，低尺寸
近年来电源芯片产品的功率密度逐渐提高，而我们知道高功率密度的实现需要几方面的技术保障：优秀的电路架构设计；先进的工艺制程；以及散热性的考虑。很多半导体厂商就是因为不能同时满足这几方面的要求而无法实现功率密度的突破。
致力于电源管理解决方案的Picor公司近日发布了全新的DC-DC转换器产品P13101，这一并命名为Cool Power系列的最新DC-DC转换器产品之所以如此大的口气就是因为有上面提到的技术支持。
控制芯片模块 篇4
TPM是Trusted Platform Module的简写。1999年10月,多家IT巨头联合发起成立可信赖运算平台联盟(Trusted Computing Platform Alliance,TCPA),初期加入者有康柏、HP、IBM、Intel、微软等,该联盟致力于促成新一代安全且可信赖的硬件运算平台。2003年3月,TCPA增加了诺基亚、索尼等成员,并改组为可信赖计算组织(Trusted Computing Group,TCG),希望从跨平台和操作环境的硬件和软件两方面,制定可信赖电脑的相关标准和规范。并在并提出了TPM规范,目前最新版本为1.2。
可信计算的根本目标是向用户提供完整的可信安全解决方案,其研究内容包括:系统安全芯片(TPM),安全主板,安全BIOS,安全操作系统,安全数据库,安全应用,安全可信网络接入,其中系统安全芯片(TPM)作为提供可信计算的核心部件。
TPM对于存储密钥的保护管理,是一个树结构,下层密钥由上层的密钥加密保护。这个保护存储密钥层次的根是SRK(storage Root key存储根密钥),这是一对非对称密钥对,其公钥用于保护加密下级的SK(storage key存储密钥),其私钥始终保护在TPM芯片内部。攻击者无法获得SRK的私钥也就无法破解由SRK所保护的SK,同样也无法破解由SK保护的下级密钥。详细请见图1所示。
2 SSX35模块化要求
要求按照兆日科技提供的技术文档和开发样品,进行SSX35芯片的导入工作,主要是保证SSX35在BIOS下按照要求完成各种初始化和资源分配动作,并保证其在操作系统下正常工作。由于SSX35的BIOS底层实现需要诸多的动作,有些是需要按照TPM标准进行规范性的初始化和资源分配,以及SSX35与用户的人机交互,为简化SSX35在新项目的导入工作,加快新项目的开发进度,可以将SSX35开发成一个标准的功能模块。
将SSX35模块化的目的在于降低新项目的移植难度和复杂度,减少重复劳动,提高工作效率。
3 SSX35芯片BIOS模块化开发的实现
3.1 SSX35 BIOS初始化流程
通过翻阅SSX35 Datasheet,总结出SSX35的BIOS初始化流程应该如图2所示进行。
3.2 SSX35 BIOS Init流程分解
在SSX35的初始化过程中,主要有四大判断步骤,分别是(对应于图1的(1)(2)(3)(4)):(1)硬件侦测、(2)用户是否进入BIOS Setup、(3)BIOS Setup是否需要Reset、(4)SSX35状态是否正确。具体的初始化工作包括:硬件初始化、获取状态、BIOS Setup的界面显示及人机交互设置、将控制权转交给操作系统前的锁定工作。
详细步骤如下:
1)硬件侦测。
因为SSX35是通过LPC总线(Low Pin Count Bus:一种系统总线)与系统连接,SSX35的硬件侦测通过读取SSX35的LPC总线地址的值来进行判断,SSX35的LPC总线地址为:0FED40000h,如果读取值非零,则表示SSX35存在,否则不存在。具体的汇编代码如下:
2)SSX35硬件初始化。
对SSX35开始进行初始化的BIOS节点,一定要是在对内存和LPC的初始化完成之后,在用户选择是否BIOS Setup的节点之间进行!
在SSX35的硬件初始化中,先读取硬件状态保存位,如果硬件存在,则进行以下四个命令的初始化:
(注意:向SSX35下命令,是通过向TPM MP Driver来执行的,所谓的TPM MP Driver,是一个内建到BIOS里的二进制文件,由BIOS初始化时,在物理内存初始化完成之后,将TPM MP Driver复制到内存中,并记下其在内存中的位置。在调用SSX35 MP Driver时,需要先将出入参数设置好,将CPU切入到保护模式,然后执行一个跳转,以这样的方式向SSX35下命令,同样会有执行结果返回到EAX寄存器。)
(1)调用SSX35 MP Driver,通知其以下命令采用MP Driver Function1,程序代码如下:
(2)向SSX35 MP Driver下startup ST_CLEAR命令,进行SSX35的状态清理,代码如下:
(3)向SSX35 MP Driver下continue test命令,进行SSX35的继续测试,代码如下:
(4)向SSX35 MP Driver下PhysicalPresence_CommandEnable命令,进行SSX35的物理状态使能,代码如下:
(5)向SSX35 MP Driver下PhysicalPresence_Presence命令,进行SSX35的物理状态设置,代码如下:
3)STATUS阶段的主要工作是,报告设备接收数据或者发送数据的状态。
3.3 读取SSX35状态
通过SSX35 MP Driver Function 4读取SSX35的'disable'、'deactived'、'owner'这3个状态,并保存到BIOS CMOS中,具体代码如下:
3.4 SSX35 BIOS Setup的信息显示及人机交互处理
在BIOS Setup中,总共需要以下条目显示或设置SSX35,如表1所示。
其中序号1条目负责显示SSX35硬件是否存在的状态,并且决定后续的序号条目是否显示:如果SSX35硬件不存在,则所有相关SSX35的BIOS选项全部消失。
关于SSX35的用户设置,有2个开关设置项,分别是序号2和序号5。并且,因为TPM是可信技术的基础,关于这两个选项的设置,必须加以保护。通常,序号2(TPM禁用/启用)由BIOS Setup中‘User Password’保护,序号5(TPM清除所有者)通常由‘Supervisor Password’保护,如果这个两个BIOS Setup的密码没有设置,则TPM的这两个设置项无法选择(灰色显示),需要设置过BIOS Setup的User和Supervisor密码方可使用。并且,在BIOS法相CMOS掉电或其他情况导致需要重新载入BIOS Setup默认值时,关于TPM的状态和设置不会发生变化。
3.5 检查SSX35状态是否正确
为保证SSX35的状态和设置一致,需要加入一个双重检测的步骤,这个步骤的BIOS节点安排,必须放在尽量靠近BIOS Setup结束之后的BIOS自检过程中。
该步骤主要对TPM使能和TPM当前所有者状态(对应的序号3和序号6)这两个状态进行硬件和BIOS Setup显示状态的对比,如果发现硬件状态和BIOS Setup的显示状态不一致,则系统需要进行重启,以保证硬件和客户设置一致。
3.6 锁定SSX35
在进入操作系统之前,为防止其他非法的SSX35访问、调用硬件,甚至篡改SSX35的设置,需要进行一个锁定动作。SSX35的锁定动作,一般放在BIOS将控制权转交给操作系统之前的BIOS节点,一般是TP_INT19,代码如下:
3.7 两种需要系统重启的情况
因SSX35相关的需要强制系统重新启动的情况有以下两种:
1)用户在BIOS Setup中设置或者更改了SSX35,在BIOS对SSX35硬件做了相应动作之后,需要重新启动后才能生效;
2)在BIOS检测到SSX35硬件状态和CMOS的状态不一致时,表示BIOS对SSX35的初始化动作有问题,需要重新启动系统。
4 SSX35 BIOS测试向导
当系统BIOS更新为支持SSX35的BIOS之后,我们可以看到在BIOS Setup菜单的Security中多了几个关于SSX35的选项。如图3所示,下面我们就对这几个选项作一下说明。
4.1 SSX35状态项
4.1.1 TPM H/W Status
显示TPM芯片是否存在的信息。当笔记本电脑中安装有TPM的芯片时,这一项显示信息为Exist。当笔记本电脑中没有安装TPM的芯片时,这一项显示信息为No Exist,而且其他关于TPM的五个选项将被隐藏,不显示。
4.1.2 TPM Current Status
显示TPM当前的状态是Enable或者Disable.
4.1.3 TPM Activation Status
显示TPM Active的状态是Active或者Deactive。
4.1.4 TPM Owner Current Status
显示TPM Owner当前是否存在的状态,Owner或者NOT Owner.
4.2 SSX35控制项
4.2.1 TPM En/Disable:[Enable/Disable]
这是供用户对TPM功能进行启用或禁用的选项。
当选择Enable保存退出后,用户可以在操作系统中对TPM功能进行相关操作。重新进入SETUP后,TPM Current Status为Enable,TPM Activation Status为Active。
当选择Disable保存退出后,用户无法在操作系统中对TPM进行任何操作。重新进入SETUP后,TPM Current Status为Disable,TPM Activation Status为Deactive。
当用户load setup default value时,这一项的值不会被改变,保持用户上一次的选择。
当cmos放电后,这个选项会恢复成disable。
4.2.2 TPM Clear Owner:[No Change/Clear]
当TPM Current Status为Disable、没有设置supervisor password或者TPM Owner Current Status为NOT Owned时,这一项不可选。
选择No Change即对TPM Owner不进行任何操作。
选择Clear后保存退出重新进入SETUP菜单后,TPM Current Status为Disable,TPM Activation Status为Deactive,TPM Owner Current Status为NOT Owned.
5 总结
关于SSX35的BIOS移植过程中,最关键的几个技术点如以下所示:
1)SSX35初始化过程各段代码需要保证置于合适、正确的位置,主要的部分是:硬件初始化需要在内存和LCP总线初始化结束之后;需要在BIOS Setup退出之前进行SSX35设置侦测,如果用户改动,需要进行相应动作并重新启动;在自检点超过用户进入BIOS Setup的地方,需要进行SSX35硬件和CMOS状态的检验,如果不匹配则需要重新启动;BIOS转交控制权给操作系统之前,需要进行SSX35的锁定动作。
2)SSX35的MP Driver要求在保护模式下进行,因此调用之前必须要保证保护模式和实模式的正常切换。
3)需要向用户提供完整的系统信息,提供合理的用户交互界面。
4)需要保护SSX35的设置不受非法用户改动。
5)需要出错时的处理及通过完成测试。
尽管关于TPM芯片的支持需要遵循TPM标准的约束,但是由于各个TPM芯片厂家的做法不同,并且TPM也是一种新兴技术,因此没有可以借鉴的先有案例,本次通过与原厂的共同协作,在Phoenix BIOS(TrustedCode)中实现对SSX35的支持,并且将之模块化,使得夏新不仅在LODM(Local ODM)中率先掌握了该项技术,还使得该项技术可以快速应用于任何一款新型的笔记本电脑产品中去,具有技术前沿的科研型并带来了实际的经济效益。
控制芯片模块 篇5
目前, 国内外研制的AFDX网络端系统模块基本是依靠FPGA逻辑与软件相结合的方式来实现协议解析和数据收发功能。 由于基于FPGA实现的AFDX网络端系统产品功耗、 体积以及可靠性难以满足恶劣机载环境应用需求, 本文介绍了基于AFDX网络端系统芯片实现的模块设计, 解决了制约AFDX网络发展的瓶颈, 对我国航空电子系统的发展及自主研究具有重要的意义[1]。
基于自研AFDX网络端系统芯片的模块是一款集成HKS664ES型端系统So C芯片的网络传输通信设备, 其端系统芯片内部集成ARM922T处理器, 利用该芯片上的高性能处理器实现传输层及网络层的协议处理,从而实现AFDX网络数据帧的收发。 该模块的成功研制在国内尚属首次,打破了国外在AFDX网络端系统传输卡方面的技术封锁和产品垄断, 并拥有自主知识产权, 解决了国内AFDX网络产品受制于人的困境, 为AFDX网络在国内的应用及发展做出了重要贡献。
1 模块设计
1 . 1 功能
基于自研AFDX网络端系统芯片的模块具有高度的灵活性,通过将高性能的AFDX网络端系统接口与主机处理器连接,实现AFDX网络数据的收发功能。 该模块采用双余度的AFDX网络端口, 完全符合ARINC664 协议, 发送支持128 个VL, 接收支持4 096 个VL, 具有流量规整、接收帧过滤等功能[2,3],并提供了3 种类型的接口:PMC接口、PCI接口和CPCI接口[4]。
本文提出的基于端系统芯片的模块设计方案采用软硬件协同设计方法, 以工程化、 模块化、 通用化的标准进行硬件模块设计, 同时以层次化结构设计,简化AFDX端系统传输卡软件体系架构, 提高软件可移植性和重用性设计, 使系统具有良好的维护性、 通用性。
1 . 2 硬件设计与实现
基于自研AFDX网络端系统芯片的模块架构设计灵活, 通过更换连接器接口满足不同的功能需求, 从而实现了一种多功能、低成本的模块设计。 本模块设计原理图如图1 所示, 核心芯片采用HKS664ES型芯片, 实现数据的收发, 外部功能单元包括时钟电路、 电源转换电路、复位电路、串行接口电路、主机接口电路等[5]。
1 . 2 . 1 时钟电路
模块工作过程中, 外部提供系统时钟、RTC时钟、PCI时钟3 个时钟源。 系统设计中, 基于HKS664ES芯片设计需要提供一个25 MHz外部晶振作为系统时钟, 一个2 MHz外部晶振作为RTC输入时钟,另外PCI总线时钟需要外部主机提供33 MHz输入时钟[6]。
系统集成者需要规定总线时钟振荡器的时钟质量和温度稳定性,即在某些温度下的精确度以及在整个温度范围内此精确度的变化范围。 在整个温度范围内,时钟质量应确保总的漂移不超过100 ppm。
1 . 2 . 2 复位电路
基于自研AFDX网络端系统芯片的模块提供了系统复位、JTAG复位、PCI总线复位,具体接口定义如表1所示。
系统复位信号由外部的复位芯片提供, 用于启动或者重新启动主机处理器。
PCI总线接口复位信号, 由PCI主机产生, 用于复位包括PLL在内的所有ES逻辑。 复位信号有效时,ARM922T处理器进入预定的复位状态。
调试口复位由外部调试工具产生, 用于复位ARM922T处理器的调试接口[7]。
1 . 2 . 3 主机接口电路
模块的主机接口符合32 位、33 MHz PCI总线规范,兼容PCI2.2 版本规定,PCI总线接口电平3.3 V。 支持SLAVE和MASTER两种总线控制模式,SLAVE模式用于数据传输的管理接口,供宿主机直接访问,用来配置和查询端系统通信端口信息;MASTER模式用于数据搬运,根据通信端口信息,直接启动DMA控制器,在宿主机内存和模块内部片上存储器之间进行数据交换[8]。
1 . 3 软件设计与实现
航空电子通信系统划分成五层协议:应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。模块通信软件遵循航空电子通信系统软件层次结构划分,如图2,其中,物理层与数据链路层由接口模块上的硬件实现;传输层由固化于接口模块上的传输软件实现,主要负责接口模块的初始化、发送以及接收;应用软件和驱动软件驻留在主机中,其中驱动层主要实现应用层和传输层之间数据信息的传递,并为上层应用软件提供API接口函数;应用软件与特定的子系统有关,通过调用MBI驱动软件实现子系统功能要求。
模块软件分为两个相对比较独立的部分: 传输软件和驱动软件。 传输软件运行在模块上, 负责实现应用层以下的数据传输协议栈的处理, 传输软件符合ARINC664 part7 规范中定义的端系统协议层, 实现UDP /IP协议, 配合主机驱动进行端口管理和调度; 驱动软件运行主机上, 为应用程序提供标准的API接口, 用户可根据提供的配置信息完成配置表的加载、 端口创建,实现模块与主机应用软件之间的接口控制与数据传输,软件结构功能划分如图3 所示。
1 . 4 技术优势
目前, 国内外研制的AFDX网络端系统模块主要有两种方式: 一种是基于FPGA实现的AFDX网络端系统模块,另外一种是基于自研AFDX网络端系统芯片的模块。 前者在功耗、体积以及可靠性方面难以满足恶劣机载环境应用需求;后者具有功耗低、体积小、可靠性高等优势,主要对比如表2 所示。
由表2 可以看出, 基于自研AFDX网络端系统芯片的模块MTBF提高1/5, 失效率较少1/5, 功耗降为1/2,在各方面都具有较高的优势。
该模块采用的核心协议处理芯片是国内首款完全具有自主知识产权的核心AFDX网络端系统芯片, 作为通过军用电子元器件B级鉴定的自研军用核心关键元器件, 成熟度高, 具有完全自主知识产权, 符合国家 “ 元器件国产化率”的要求。
2 模块验证
截止目前, 基于自研AFDX网络端系统芯片的模块已通过摸底试验、 板级测试、 德国AIM公司、Tech Sat公司AFDX网络协议符合性测试, 充分验证后, 表明基于自研AFDX网络端系统芯片的模块满足功能要求, 并在性能、 功耗、 重量、 成本、 温度范围上具有显著优势, 且满足国产化要求。
基于HKS664ES端系统芯片的模块已经在某型号任务机上使用,试用过程中经历了C阶段、S阶段的所有验证, 设计、 检验全部按照型号任务要求进行设计、 实验、评审和质量管控,芯片配套软件严格按照GJB5000A三级要求研制。
3结论
本文提出的基于自研AFDX网络端系统芯片的模块已经成功应用于某型号任务机,并随整机完成了首飞。经过充分的验证与广泛的应用,该模块被一致认为是一款满足AFDX网络协议、集成度高、安全可靠的端系统模块。该模块的成功研制打破了国外在AFDX网络端系统的产品垄断,对我国研发具有自主知识产权的AFDX网络具有重要意义。
参考文献
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[2]杨峰,田泽.基于USB接口的AFDX网络TAP卡设计与实现[J].测控技术,2013,32(5):77-81.
[3]王治,田泽.一种高性能AFDX监控卡的实现技术研究[J].计算机技术与发展,2010,20(8):217-220.
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[5]刘志武,白杨.AFDX网络端系统数据接收方法研究与实现[J].微型机与应用,2013,32(21):48-54.
[6]赵永库,李贞.AFDX网络协议研究[J].计算机测量与控制,2012,20(1):8-10.
[7]张志,翟正军.基于FPGA的AFDX端系统协议芯片的设计与实现[J].计算机测量与控制,2010,18(2):422-425.
控制芯片模块 篇6
然而, LED也存在很多缺陷, 这些缺点正制约着LED在汽车照明中的普及。
大功率LED其功率常常在1W、2W、甚至数十瓦, 工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。LED发光时会有部分能量转化为热量, 而大功率LED只能将约30%的输入功率转化为光能, 而将其余的转化为热能, 因此会使LED芯片温度升高, 而温度对LED芯片的工作性能影响极大, 高温会导致芯片出射的光子减少, 从而降低光输出, 还会严重影响荧光粉的特性而引起波长漂移, 使色温质量下降导致颜色不纯, 同时, 它会加快芯片老化, 缩短器件寿命等。因此, 为保证LED正常工作, 必须将其散发出来的热量及时的散发出去。尤其是大功率多芯片模块构成的LED, 热流密度可高达到106W/m2以上, 散热问题更为严峻, 它已成为阻碍大功率LED光源发展的关键难题, 成为大功率LED照明灯具生产厂家的发展瓶颈, 当然, 也制约了它作为汽车照明尤其是前照灯光源的普及应用。因此谁若优先掌握了大功率LED的散热技术, 谁就占有了LED光源市场。
1 国内外研究现状及存在的问题
以往, 日欧美是全球LED白光技术的领导者, 是最先进的照明用LED制造中心, 是首先将LED用作汽车前照灯光源的国家, 台韩紧随其后, 中国相对较落后, 即使是LED最发达的珠三角地区, 也只是全球最大的LED封装基地, 属于下游。但近10年来, 在国家政策的扶持下, 研究机构与企业合作, 使LED技术有了突飞猛进的发展, 基本实现了LED的本土化, 为车用LED的发展奠定了基础。但目前汽车照明还只是用于内部照明 (包括仪表、内部照明灯、电子指示灯等) 和外部照明 (包括刹车灯、尾灯、雾灯、方向灯、侧灯等) 这些, 前照灯这种大功率照明因技术局限成本很高, 应用很少, 自丰田首次将LED应用于一款凌志车前照灯的近光灯照明开始, LED仅在一些高端车中使用, 如Lexus、Audi、Cadillac Escalade等。因此, 要想在汽车大功率照明中普及, 需要研制出能解决上述缺陷的低成本的LED。目前, 有越来越多的公司、技术人员正加大技术研发力度, 以期推动LED在汽车照明市场的普及。如欧司朗、飞利浦等车灯供应商都正在致力于LED用作汽车照明的技术研发。
因单个LED芯片功率有限 (目前单个最大功率为5W左右) , LED照明灯具大都采用多个LED芯片组合形成较大功率的照明结构, 获得理想的照明强度以及照明范围, 因此需要在同一个基板材料上集成多个LED芯片。为实现光强的均匀分布, 需要对各LED芯片的位置进行优化设计。目前生产中, 主要采用导热胶粘接的方式实现多个LED芯片与基板的粘连。该种方法存在的主要问题是导热胶的热阻偏大, 不能很好的将LED芯片所产生的热量及时散发出去, 从而导致以上所提及的一系列热问题, 长时间的热积累还会导致导热胶粘连失效。目前较为先进的工艺方案是采用共晶键合的方法来降低LED芯片与基板间的界面热阻, 解决散热问题。具体方案为采用共晶钎料焊膏将LED芯片进行粘连定位, 然后通过回流焊的方法将多个芯片与基板键合连接。而该种工艺方案的弊端在于, 回流焊过程中焊膏溶化, 贴装在焊膏表面的LED芯片因缺少定位支撑, 液态焊膏表面张力与重力的共同作用使得LED芯片发生不定向偏转或平面移动, 导致各芯片之间的相对位置发生较大的偏差, 从而影响整个LED照明结构的光强分布。目前较先进的是铜-陶瓷复合基板, 它可以实现第一级热沉与陶瓷基板的集成;针对多LED芯片则采用一次键合的方法, 使多个LED芯片能同时与陶瓷基板实现键合, 降低芯片与基板的界面热阻, 有利于芯片热量的散发, 降低芯片工作温度, 提升可靠性;并提高各芯片之间的相对位置精度, 解决因芯片位置偏移导致的色显不均匀的问题。
为提高LED用作大功率照明时的光通量输出, 一般采用将数十个LED串联或串并兼具的方式, 这就要求供给40-60V的电源或200m A的恒流。而交流发电机发出的交流电经整流后由电压调节器控制其输出电压的上下限, 使之维持在9-15V上下, 而且由于汽车电力系统是由机械式发电, 实际电压的波动性会更大, 如6V的冷启动电压, 40V的瞬间电压, 这会影响LED的正常发光, 增加驱动电路这一环节不可避免。
由于LED发出的光呈兰伯特分布, 故需要将发出光经过二次光学设计, 以避免光的严重浪费。目前有一种技术正在成熟, 它采用将非成像光学理论、照明设计软件及计算机编程想结合的方法, 即根据非成像光学中的经典的光学扩展度守恒及边缘成像原理得到透镜的曲面方程, 接着用软件编程计算出自由曲面透镜的离散点, 找到最佳聚光点, 使所传递的能量最大化, 获得符合照明要求的光照度分布。
在所提及的所有问题中, 散热是首要问题。由于半导体制造技术的局限, 输入LED的电功率只有30%左右转换成了光能, 绝大多数则转换成了热能。这些热量若不及时排出, 就会引起LED芯片本身的升温, 从而引起一系列的问题:加速芯片老化, 缩短其使用寿命;导致脱焊, 造成接触不良, 影响工作的稳定性;结温升高, 出光率降低, 光亮度减小;对于如今采用白光实现方案, 将导致波长漂移而引起颜色不纯等等, 如图1所示。
目前主要流派分内部散热与外部散热法二种。
所谓内部散热法, 就是充分利用LED自身结构特点入手进行散热, 如生产工艺、基板材料、封装法等。目前较为先进的工艺方案是采用共晶键合的方法来降低LED芯片与基板间的界面热阻, 解决散热问题;至于LED基板材料, 目前大功率LED封装基板传统封装材料及存在的问题:
(1) 金属芯印制板 (MCPCB) :将导热系数高的金属 (如铝、铜) 装进PCB (印制电路板) 内, 导热系数为1-2.2W/ (m.k) ;
(2) 金属绝缘基板 (IMS) :将高分子绝缘层及铜箔电路以环氧树脂粘接方式直接与铝、铜板接合, 导热系数为1.12W (m.k) ;
(3) 金属基板 (MB) :采用整块金属作基板, 但限制使用正装结构芯片;
(4) 陶瓷基板 (CS) :常用的是氧化铝基板, 导热系数可达20W (m.k) , 但陶瓷润湿性差, 实现金属化困难。
显然, 主流技术面临着挑战。目前效果较好的是铜-陶瓷材料。
外散热法是指从LED芯片的外部入手进行散热, 如水冷、风冷、金属制冷、半导体制冷等, 但大多处于理论探讨或试验阶段。
2 研究内容
2.1 基板材料及结构
LED散热路径为:芯片→粘接材料→基板→导热硅脂→散热器, 见图2。
由图2可知, 在封装时芯片是焊接在基板上的。
再来比较一下传统封装材料的热膨胀性能, 见表1。
金属和Si的热膨胀系数差别较大, 长期工作在温度较高的环境下, 易出现由热应力引起的热裂纹, 严重影响可靠性
所以, 本课题考虑选用直接覆铜板 (DBC) :即利用铜的含氧共晶将铜敷接到陶瓷上, 导热系数可达24W/ (m.k) 。
2.2 芯片间距 (密度)
考虑到单个LED芯片功率有限 (目前单个最大功率为5W左右) , 如图3所示。LED汽车照明灯具大都采用多个LED芯片组合形成较大功率的照明结构, 以获得理想的照明强度以及照明范围, 因此需要在同一个基板材料上集成多个LED芯片。但是, 需要对各LED芯片的位置进行散热优化设计。
3 最佳方案实验
3.1 采用直接覆铜板 (DBC)
那么, 铜、陶瓷层的厚度各为多少散热效果最好?
这就要从陶瓷 (氧化铝) 和金属 (铜) 的热物理性质入手研究找答案, 如表2所示。
综上, 如图4所示, DBC的铜层厚度适合采用0.3mm, 陶瓷厚度适合采用0.25mm和0.38mm, 从可靠性角度考虑, 由于陶瓷是脆性材料, 因此选用0.38mm。
选用基板形状:上下各是覆铜板, 中间是陶瓷, 如图5所示。
3.2 芯片间距
如图6、图7、图8所示。
选取0.3-0.38-0.3mm的厚度后, 改变芯片间距进行模拟实验, 如表4所示。
实验是在模拟汽车前照灯环境 (相同体积的密封容器内) 下进行的, 芯片数3×3, 外界环境温度16℃。实验结果如图9所示。
可见:在已选出的最佳厚度为0.3-0.38-0.3mm的基板上, 排列的LED多芯片 (9) 之间的最佳散热间距为10mm。
现在再用上述选出的最佳散热参数做实验, 用FLIR T250红外热像仪测量温度, 测得基板的最高温度在59℃左右, 显然这是热平衡时的温度。
4 结论
本课题的初衷就是从LED的基板材料与结构, 芯片的阵列以及芯片间距这几方面入手, 解决LED的散热问题。经过一次次的实验, 终于找到了就目前而已最佳的散热基板材料与厚度:采用直接覆铜板的方法, 即:基板呈铜-陶瓷-铜, 厚度分别为0.3-0.38-0.3mm, 基板上的LED芯片呈阵列排列, 彼此之间的间距为10mm, 这种内部结构形式能最有效地散去LED结温。显然, 实验达到了课题的预期目的。
摘要：发光二极度管作为新一代绿色环保、低碳、节能型固体照明光源, 正越来越广泛地应用到照明领域, 更因其所具有的独特优点, 受到汽车照明市场的青睐。汽车灯具如前照灯功率大, 而大功率LED只有约30%的输入功率转化为光能, 其余的则变成了热能, 使LED芯片温度升高, 而高温对芯片的工作性能影响极大:会导致芯片出射的光子减少, 从而降低光输出;会严重影响荧光粉的特性而引起波长漂移, 使色温质量下降导致颜色不纯;会加快芯片老化, 缩短器件寿命。这个问题制约了发光二极管在汽车照明中的普及。本文从芯片的封装材料 (基板) 及多芯片的排列方式这两个方面入手, 旨在找到最优散热方案。
分布式波束控制专用芯片设计 篇7
现代大型有源相控阵雷达天线分布着数千个辐射单元,需要在有限的空间和资源上实现对雷达波束的灵活控制[1]。文章主要研究一种包括多通道波束运算、数据存储与加载、宽带波束形成、阵面分裂与重构、在线全状态信息检测等功能于一体的波控专用ASIC芯片,通过分布式雷达波控系统,实现相控阵雷达波束的灵活快速布相和复杂控制。
1 芯片设计背景与目的
1.1 背景技术
传统机械扫描体制雷达天线,雷达波束控制不具备快速切换的能力,雷达可靠性较低,限制了雷达对多目标的跟踪制导能力,抗干扰手段不足,不具备高分辨率SAR(Synthetic Aperture Rada,合成孔径雷达)成像能力[2,3]。随着军事需求的不断推动以及数字集成电路、微波技术、信号处理技术的发展和进步,雷达系统需要研制一种基于分布式控制系统的高波段、高集成度、集成大规模天线单元的多功相控阵雷达,该系统的核心之一便是分布式的波束控制芯片。
第一代分布式波束控制芯片研制于相控阵体制雷达体制早期论证时期。该芯片具备单核四通道运算能力,能够进行雷达波束指向的实时变换[4,5]。但由于属于原理性验证阶段,该芯片运算速度较慢、运算能力不足,不具备宽带延时算法,不支持干扰、反干扰天线阵面时序控制,不支持通信、制导等雷达综合处理方式,无法适应武器传感器系统多功能、一体化的发展趋势。
1.2 芯片开发目的
为适应现代战场雷达作战性能,应对战场环境变化要求,有源相控阵雷达需具备更远目标搜索距离、同时多目标搜索与跟踪、通信与制导、高分辨成像、高强度电子战对抗、隐身与反隐身作战能力等,同时具备高集成度、低成本、高可靠性等特性。
为此,必须设计一款芯片,通过建立多核构架运算、数据存储系统,支持宽、窄带波束形成算法,使得在芯片控制下的雷达阵面能够实现实时宽带延时补偿,可变辐射能量控制以及雷达阵面任意形态孔径重构,并能够根据阵面分布形式的不同进行积木式组合。
2 芯片设计技术方案与实施方式
2.1 芯片设计技术方案
该芯片为全正向设计ASIC,采用0.3μm的COMS工艺,基于分布式雷达控制系统而设计,适用于大规模相控阵雷达阵面控制系统,分布式多芯片系统构架如图1所示。
该芯片使用时独立嵌入在成百上千甚至上万个雷达T/R组件内,各个芯片同时工作,通过相互配合形成对雷达阵面的波束控制。
单芯片采用主从调度下的4核运算处理模式,并行处理多通道的波束运算;内嵌大容量EEP-ROM,用于存储运算时所需参数;芯片工作电压5V,裸片面积不大于7.2mm*7.2mm。
芯片具备小型化、低功耗、低成本等特点。
芯片的接口采用自定义快速同步串口,各工作模式共享统一的专用指令集。系统对芯片进行操作时可采用单点或总线方式进行控制,指令采用广播式发送方式,各芯片根据指令集独立工作。
芯片除内嵌的基本运算、存储逻辑单元外,还嵌入了包括宽带实时补偿算法、阵面辐射能量管理算法、关键信号脉宽、占空比监测保护算法、发射加权算法、阵面坐标变换算法等软IP核;同时集成了可配置Schmitt电路、DeCap去耦电路等健壮性保护电路,芯片逻辑设计如图2所示。
2.2 芯片设计实施方式
芯片设计时具体实施方式如下:
(1)芯片详细规范规定了器件型号、器件等级、外形参数、电性能参数、可靠性及考核测试要求。
(2)芯片内部包括一块主控制器、4块独立运算器、时钟分配管理器、数据总线、串行数据输入输出单元等。芯片内部模块之间的数据交换都通过数据总线完成。
(3)芯片采用NCSIM进行RTL代码(Verilog HDL)仿真及验证设计,构造芯片的C模型为算法参考并在FPGA验证平台上进行后仿真、样片验证。
(4)圆片测试采用标准晶圆测试平台,测试项目包括:DC参数,DFT及功能测试(常温),并进行了高温(125℃)、低温(-55℃)、常温(25℃)下的直流参数、DFT及产品功能测试。
3 芯片设计收益
该分布式波束控制芯片技术可广泛应用于有源相控阵雷达各领域,填补了国内该技术领域空白,显著提升了战术相控阵雷达性能。同时其批量价格低廉,具有十分广泛的工程化应用前景。其关键技术指标包括:
(1)4核并行运算,能够并行16通道实时运算;能够满足多种不同频率、不同数据类型的误差系统补偿功能。
(2)可实现高精度瞬时宽带延时补偿运算,使雷达具备较强的SAR成像与目标识别能力。
(3)在多芯片组成的雷达天线阵面系统下,可实现雷达阵面RF辐射能量管理控制,实现雷达辐射能量的动态调节。
(4)配合多波位数据缓存,可实现雷达波束的脉内快速捷变,使雷达的干扰与反干扰策略能力得到较大提升。
(5)在多芯片组成的阵面系统下,可实现任意子孔径级(若干天线单元)、任意天线单元级的射频通道开关快速切换,实现雷达阵面快速可重构。
(6)在芯片IO端设计了特殊可配置施密特触发器,可有效解决复杂环中IO抗噪声问题,并能够根据环境、温度变化调整施密特触发器阈值电压。
(7)在芯片内集成了关键信号积累、监测IP,可实现对关键信号的脉宽、占空比、相互时序关系等的实时监控,一旦发生信号异常立即锁定,保护T/R组件免受损坏。
4 结束语
该分布式波控专用芯片将波束运算、定时控制、数据存储等关键IP进行了整合集成,在满足雷达波束控制功能的情况下,大大简化了系统的复杂性,平均每个天线单元的波束控制系统仅占用2 mm*2mm尺寸空间,因此该芯片具备较强的工程化应用适应性。目前该型芯片已广泛应用于多型有源相控阵体制雷达系统,累计使用超过10万片。根据其使用与反馈情况,着手论证并进行下一代雷达系统波束控制专用芯片的研制规划。
随着芯片制造工艺水平的提升,下一代波束控制专用芯片将会进一步在通道数、运算时间等指标上提升其波束运算能力,采用更高速可靠的数据传输接口形式,芯片的体制由专用ASIC向多核可编程SoC转变,满足不断变化的雷达系统需求。
参考文献
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采用单片机控制的语音芯片研究 篇8
音调发生器是国内著名电子生产商出品的优质微型语音录放模块。音调发生器主要有两部分组成:音调发生器和控制器。音调发生器可以是机械开关控制方式,也可以是电子控制方式和单片机控制方式。
音调发生器的实现有多种方式:机械发声电子控制方式,例如模拟调音台;电子发声单片机控制方式。应用单片机对音调发声器实现的控制方式,是一种软件控制方式,这种控制方式具有控制电路简单、控制灵活、操作方便等一系列优点,在声乐训练室、录音室、声音控制室应用非常广泛。
1 简单录音放音操作
一般情况下,用户在使用时多采用录制一段录音后再次放音的方法,这样系统就可以为用户提供长达20秒的录音和放音时间。图1就是采用最简单按键操作的使用方法。
放音:放音有两种方式触发放音和电平放音。
1)触发放音:按一次PLAYE按键,这样给PLAYE脚一个低电平脉冲,电路进入放音状态,直到放音结束。
2)电平放音:按下PLAYL按键(PLAYL脚保持为低电平),电路进入放音状态,直到PLAYL变高或放音结束,电路重新进入准备状态。
2 复杂操作方法
1)地址方式
2)操作方式
在使用操作模式时必须注意两点。第一,所有的操作开始于地址0,也就是起始地址。第二,执行操作模式时,A7 A6必须为高电平,在PALYL,PLAYE或REC变为0的时侯开始执行这项操作。
3)操作模式简介
可以使用微处理器来控制操作模式,也可以直接使用直接联机来实现需要的功能。
A0–检索信息
A1–删除结束标志
A2–没有使用
A3–重复播放
A4–连续寻址
A5–没有使用
附功能表:
3 系统的调试
3.1 硬件调试方法
在系统调试中,硬件和软件的调试时分不开的,但是,在实际的应用过程中,我们都是先检查硬件连接,在确认硬件连接没有明显错误或者没有原则性问题的时候才能够结合程序进行联机调试。
3.1.1 基本的硬件故障
1)逻辑错误:系统硬件的逻辑错误是由于程序员在设计的时候出现的逻辑错误和加工过程中工艺员的工艺设置不合适所造成的错误。
2)元器件损坏:元器件损坏的原因主要有两个方面:一是元器件本身由于外部原因(例如:电压、电流、频率、温度、湿度等)对器件本身造成的损坏或出厂的时候器件本身的性能不符合出厂或者工艺要求;二是组装人员在组装的时候由于本身失误造成元器件的损坏,这种气质性的问题是比较常见的。
3)可靠性差。
3.1.2 硬件调试方法
1)脱机调试;2)联机调试。
3.2 软件调试方法
软件设计的任务是根据应用系统的总体设计方案的要求和硬件结构,设计出能够实现系统要求的各种功能的控制程序,一般情况下,在程序设计的时候应采用模块化的程序设计方案,其内容包括主程序模块的设计,子程序模块的设计,中断服务程序的模块设计。
软件的调试方案和开始设计时采用的软件结构息息相关,如果采用模块化的程序结构,则可以将逐个模块调试承购后再组合在一起,进行整个系统的总调试,在对各个子程序模块进行调试时,必须保证入口条件和出口条件的正确性。
若采用的是分时多任务的程序结构,则可以一个一个任务的进行调试,在调试的某个任务时,同时也调试相关的子程序和中断服务子程序。
调试的方法有单步运行和断点运行两种,单步运行可以一步一步的运行程序,以跟踪程序的运行情况,断点运行通常用来观察系统运行到某个语句时,系统的情况。一个程序只有编写正确,并且编译成功后才可以进行调试
系统整体电路图如下:
参考文献
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[3]荣军.基于单片机的简易恒流源系统的设计[J].电子器件,2013.
基于DSP芯片的数字控制系统综述 篇9
传统的信号处理或控制系统采用模拟技术进行设计与分析,处理设备和控制器采用模拟器件(电阻、电容和运算放大器)实现。自20世纪60年代以来,数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)日渐成为一项成熟的技术,并在多项应用领域逐渐替代了传统模拟信号处理系统。
一、典型闭环控制系统
典型的闭环控制系统,基本上由三个模块构成:控制器、被控对象和传感器[1]。控制器根据所下达的参考指令与由传感器测得的反馈信号比较,所产生的误差再经过控制算法计算出适当的修正信号而使系统有最佳的反应,而这个过程主要是完成控制算法的执行,因此可以用模拟、数字或混合的方式完成。
控制系统是由两个主要的模块构成：控制器和被控对象,控制器由多个子系统组成,其核心为控制处理器。其主要功能就是完成控制算法,由于采用不同的控制算法,控制器也有不同的形式。
近代控制理论采用的各种控制方法,如适应控制、模糊控制、神经网络控制、鲁棒控制等,均可用来就行控制系统设计[2]。控制算法多种多样,但基本上都是由数学方程式组成,再加上一些流程控制指令,所有控制处理器就在于如何运用软、硬件技术实现控制算法。
二、DSP为基础的数字控制系统
当控制算法比较复杂,则难以采用模拟电路实现,为此采用微处理器或DSP的数字控制方式是目前设计控制系统的发展趋势,以DSP为基础的数字控制系统,如图1所示。
其主要优点如下:
(1)能够用软件实现复杂的控制算法,而不需要采用复杂的模拟电路设计。
(2)由软件程序修改而实现不同的控制方法,无须更改硬件电路。
(3)可降低体积、重量与功耗,同时价格也较低具有较高的可靠性,且易于维修与测试,对噪声与干扰有较强的抗干扰能力。
采用DSP的主要优点就是能够以软件程序取代复杂的硬件电路,大规模集成电路发展,再加上廉价的芯片、高处理能力的CPU以及大容量的存储器,它们均能以非常快的速度实现较复杂的控制算法,因此实现控制功能的硬件价格相对较低。
复杂的控制系统应用于工业自动化,如CNC或机器人,应用于国防工业如导弹与导航等,均需要高可靠性[3]。采用DSP使系统的可靠性有了极大的提高。而且高密度电路,降低了在电力电子系统中高电压与高电流变化对电路所形成的影响,控制芯片的屏蔽较为简单,由电力线或信号线所产生的噪声也容易滤掉。
在模拟电路设计中遇到的一些问题,如温度或环境变化而引起的漂移现象,这种现象也会因为组件老化而发生,但在数字电路中则可以消除这些问题。以DSP软件实现的数值计算不仅不会又参数变化,计算也百分之百准确,而且截断和溢出等问题也可以采用适当的调整比例范围来解决。
三、结论
本文在进行经典控制系统特性分析的基础上,建立了数字控制模型,选用了控制简单、运行可靠的DSP芯片的数字控制系统进行了分析和设计,给出数字控制与模拟信号处理系统相比,数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰能力强、设备尺寸小、速度快、性能稳定和易于升级等优点。进一步为数字控制研究提供了参考依据,因而具有较大的实用价值和良好的应用前景。
摘要：本文通过对典型闭环控制系统介绍,结合DSP控制芯片,分析数字控制与模拟电路控制的优缺点,及数字控制系统设计基本过程。工程上有较好的参考和应用价值。
关键词：DSP芯片,数字控制,闭环控制
参考文献
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[2]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社.2000.
