摘要:介紹一款功能強(qiáng)大的片上系統(tǒng)級(jí)芯片——Triscend TA7V05,重點(diǎn)介紹其中的CSL功能模塊;結(jié)合作者的研究方向,給出Triscend A7V芯片在電機(jī)控制中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞:ARM 片上系統(tǒng) 可配置系統(tǒng)邏輯矩陣 PWM TA7V05 引言 Triscend A7V是一款完全32位的現(xiàn)場可配置片上系統(tǒng),整合了廣為流行的32位ARM7TDMI處理器內(nèi)核、編程邏輯、加強(qiáng)的內(nèi)存子系統(tǒng)和高效專用內(nèi)部總線。Triscend A7V是從A7家庭上發(fā)展而來的。它通過增加眾多的硬接線外圍,使其功能擴(kuò)展到電機(jī)驅(qū)動(dòng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、儀器儀表、低成本IP電話業(yè)務(wù)等公共領(lǐng)域。結(jié)合多功能的系統(tǒng)開發(fā)軟件FastChip,Triscend A7V給設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)可配置平臺(tái),用戶以此可以快速開發(fā)高度自定義的嵌入式系統(tǒng)。 Triscend A7V是一款完全高效的用戶可編程系統(tǒng)芯片。集成高效、低功耗32位ARM7TDMI RISC處理器,8KB混合指令數(shù)據(jù)緩存,32KB內(nèi)部高速暫存RAM,新一代嵌入式可編程邏輯架構(gòu),高效專用內(nèi)部總線,外部內(nèi)存接口支持Flash、E2PROM、SRAM、SDRAM,先進(jìn)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)調(diào)試能力,簡單外部內(nèi)存獨(dú)立操作功能,1.8V內(nèi)核電壓,3.3V I/O電壓,支持獨(dú)立3.3V模擬電壓,6路獨(dú)立高效DMA通道。TA7V05芯片的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 *二進(jìn)制源代碼與其它各種ARM7/ARM7TDMI兼容; *廣范圍C/C++編譯器,源碼級(jí)調(diào)試,支持RTOS,使用Thumb指令結(jié)構(gòu)的高代碼密度; ②集成10/100M以太網(wǎng),CAN2.0B控制器,USB1.1控制器; *完全支持CAN2.0B協(xié)議,信息濾除支持DeviceNet和CanOpen協(xié)議; *5端點(diǎn)控制器,支持全速通用串行總線(12Mb/s)。 ③8通道10位ADC,多功能定時(shí)器陣列(MFTA),全特生內(nèi)存接口單元; *8路模擬通道,10位內(nèi)部采樣保持A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換周期5μs(200kHz采樣頻率),外部邊沿觸發(fā)或SW命令觸發(fā)轉(zhuǎn)換,可編程掃描序列發(fā)生器; *支持外部Flash、SDRAM內(nèi)存子系統(tǒng),SDRAM自動(dòng)支持自我刷新、自動(dòng)刷新和初始化。 ④嵌入式SRAM基礎(chǔ)的可配置系統(tǒng)邏輯(CSL)矩陣; *超過3800個(gè)觸發(fā)器和300個(gè)可編程輸入輸出(PIOs); *針對(duì)快速加法器、乘法器、計(jì)數(shù)器的專門電路; *支持標(biāo)準(zhǔn)邏輯設(shè)計(jì)工具,VHDL/Verilog綜合和仿真,原理圖輸入。 *可配置系統(tǒng)互連(CSI)總線結(jié)合CSL矩陣和SoC系統(tǒng); *300MB/s的尖峰傳遞率,32位地址、數(shù)據(jù)總線,支持可編程等待狀態(tài); *公開定義與CSL矩陣接口的CSL插口總線,12個(gè)總線管理器和內(nèi)建仲裁器。 2 CSL功能介紹 由于TA7V系列內(nèi)部集成了一個(gè)可編程邏輯矩陣,此能夠更加靈活地開發(fā)使用這款芯片。我們可以通過邏輯設(shè)計(jì)工具,以VHDL或Verilog語言來設(shè)計(jì)邏輯電路并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯功能。這樣就可以通過軟件在系統(tǒng)硬件范疇內(nèi)做靈活的設(shè)計(jì)。前面已經(jīng)提及了CSL功能模塊的特點(diǎn),下面具體介紹TA7V05的可配置系統(tǒng)邏輯單元(CSL)。 垂直斷路器出現(xiàn)在每個(gè)CSL堆的上面,分配選擇器輸入輸出信號(hào)、斷點(diǎn)控制信號(hào)、全避緩沖信號(hào)和等待控制信號(hào)。CSI讀數(shù)據(jù)返回路徑也靠直斷路器鎖定。水平斷路器出現(xiàn)在相鄰CSL堆列之間,將CSI總線進(jìn)行信號(hào)分配到CSL堆上。斷路器包含CSI總線資源。信號(hào)通過斷路器可以在不同CSL堆間傳送。當(dāng)然,經(jīng)過斷路器時(shí)會(huì)帶來信號(hào)延時(shí)。 每個(gè)CSL單元,由一個(gè)觸發(fā)器和其它功能模塊組成,可實(shí)現(xiàn)不同的邏輯、算數(shù)、存儲(chǔ)操作。這些資源的獨(dú)立或串接操作,取決于特殊功能的使用情況。一個(gè)獨(dú)立的CSL單元有邏輯功能、算術(shù)功能、存儲(chǔ)功能、總線功能,時(shí)序功能供使用。基本的CSL單元結(jié)構(gòu),包括組合邏輯和時(shí)序邏輯,如圖3所示。 每個(gè)CSL單元包含一個(gè)D型觸發(fā)器。該觸發(fā)器按以下方式控制: *高電平有效時(shí)鐘使能輸入; *可翻轉(zhuǎn)邊沿觸發(fā)時(shí)鐘輸入; *異步輸入使觸發(fā)器置位或清零。 3 TA7V系列的相關(guān)應(yīng)用 典型的由TA7V構(gòu)成的系統(tǒng)框圖如圖4所示。 TA7V強(qiáng)大的32位精簡指令處理器、高效精悍的指令集、全特性內(nèi)存擴(kuò)展、豐富的外圍設(shè)置、擴(kuò)展的聯(lián)網(wǎng)能力、高性價(jià)比低功耗,高穩(wěn)定性和強(qiáng)抗干擾特性,使得該系列芯片在協(xié)同控制工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面可以發(fā)揮強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。下面介紹TA7V在電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面的應(yīng)用。TA7V構(gòu)成的PWM脈沖輸出系統(tǒng),可以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的功率主電路,如IPM、IGBT逆變器等,再加上一些外圍電路和目標(biāo)電機(jī),就構(gòu)成了完整的交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。 用TA7V實(shí)現(xiàn)控制電機(jī),就是利用其中的CSL的靈活設(shè)置特性,通過相關(guān)的開發(fā)工具軟件FastChip配制成先進(jìn)的電機(jī)控制PWM功能。利用芯片中自帶的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)實(shí)現(xiàn)外部模擬量檢測,多功能定時(shí)器陣列(MFTA)實(shí)現(xiàn)時(shí)間周期檢測,產(chǎn)生循環(huán)事件,波形生成和作為正交編碼器接口(QEI)的計(jì)算部分。內(nèi)建以太網(wǎng)/CAN接口,實(shí)現(xiàn)控制聯(lián)網(wǎng)。電機(jī)控制系統(tǒng)軟件流程如圖6所示。 結(jié)語 TA7V CsoC外設(shè)豐富、處理能力強(qiáng)、指令系統(tǒng)簡單,特別是集成了CSL,依靠相關(guān)的開發(fā)軟件,可實(shí)現(xiàn)典型的微控制功能。包括參數(shù)配置先進(jìn)的電機(jī)控制PWM、LCD控制、通信接口(SSI、I2C、RS-232、RS-485、HDLC)。因此A7V可廣泛用于便攜式設(shè)備,儀器儀表,低成本IP電話,LCD可視系統(tǒng),工業(yè)聯(lián)網(wǎng),電機(jī)控制等眾多領(lǐng)域。 |
現(xiàn)場可配置片上系統(tǒng)TA7V05的應(yīng)用研究
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