Kuka KSD1-32 DSP及周邊電路設計
DSP的主要功能有根據(jù)采集到的數(shù)字信號的幅度來完成對前端模擬信號的自動增益控制，增益控制的級別有16、64、256、1024、4096、16384、65536共7檔；對采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波、快速FFT變換以及正交變換等運算，進而完成對目標的定位、識別等運算；通過雙口RAM完成和單片機的通信，以及ADC的定時啟動。
DSP周邊電路包括程序引導區(qū)Flash、程序運行區(qū)SRAM、數(shù)據(jù)交換區(qū)雙口RAM及增益控制。Flash采用容量為1M*8b的AMD29LV040B構成代碼存儲空間；SRAM則采用容量為512K*8b的SRAM存儲器CY7C1049-CV33，在電路中使用4片進行位擴展，從而構成512K*32位的程序運行空間；雙口RAM為2K*8位的IDT71V321；而增益控制則采用8位 CMOS鎖存器來實現(xiàn)。
TMS320VC33-150有四個外部中斷，都可以作為BootLoader的中斷，因此BootLoader首選高優(yōu)先級的中斷，否則有可能在脫機上電加載程序時無法加載成功。因為在上電復位后，DSP執(zhí)行駐留程序，根據(jù)中斷級別去尋找BootLoader存儲區(qū)域，如果沒有把高于BootLoader中斷的中斷置無效，那么DSP將會根據(jù)高優(yōu)先級尋找BootLoader存儲區(qū)域，因而導致程序加載不成功。
此外，在設計過程中，對于一些重要的信號如#RDY、#HOLD、EDGEMODE、MCBL/#MP、#SHZ等，要根據(jù)具體設計，參照數(shù)據(jù)手冊相應給予上拉或下拉處理。本設計在調(diào)試過程中因為對#HOLD信號未做處理，導致不能在線下載程序，最后通過拉高才解決。
表1 中斷號和程序裝載地址對應表
圖2 DSP軟件程序設計流程圖
邏輯控制
本設計中采用了Altera公司的EPM7128AETC100-10來實現(xiàn)整個電路系統(tǒng)的時序管理及邏輯控制功能，主要包括ADC控制功能模塊、存儲器讀寫時序控制模塊、通信接口時序控制模塊和增益控制。并根據(jù)DSP外部存儲器地址空間譯碼產(chǎn)生片選信號以及讀寫時序。本設計中利用QuartusⅡ來完成邏輯控制仿真。
單片機電路
C8051F020單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級MCU，除了具有標準8051單片機的數(shù)字外設部件外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設及功能部件。
本設計中利用C8051F020的串口實現(xiàn)了和計算機終端的RS-422異步串行通信，波特率為19.2Kbps；利用雙口RAM完成了DSP和單片機的聲源目標數(shù)據(jù)的實時交換。
在設計單片機電路時，為保證上電復位電路的可靠性，可以使用基本的RC電路和專門的監(jiān)控集成電路如MAX708T等，同時應該充分利用MODEN VDD監(jiān)視器功能。
輔助電路
DSP軟件設計
DSP軟件流程
整個軟件基于中斷方式。DSP軟件設計包括了ADC的轉(zhuǎn)換啟動、數(shù)據(jù)采集、中斷服務程序、聲源信號的數(shù)字濾波、快速FFT和正交變換，以及通過頻譜分析獲得高分辨率空間聲強分布的MUSIC算法。該聲探測系統(tǒng)的DSP軟件流程如圖2所示。
DSP軟件工作流程為：系統(tǒng)上電復位后，加載外部Flash的程序文件到外部SRAM程序區(qū)，DSP初始化各個部分后運行。程序始終查詢ADC的中斷信號，在獲得ADC的中斷后進入中斷服務程序，采集后的數(shù)據(jù)存儲在外部SRAM數(shù)據(jù)區(qū)，然后調(diào)用探測定位程序獲取聲音目標的方位等參數(shù)，并寫入外部雙口RAM中，供單片機讀取后送到計算機終端進行融合交會。
DSP程序BootLoader
TMS320VC33-150有兩種工作方式，工作方式的選擇由MCBL/MP引腳決定。在本設計中，通過把MCBL/MP引腳上拉為高電平，使DSP工作在微計算機/引導裝入模式或外部存儲器裝載方式。在Reset 信號從低電平轉(zhuǎn)為高電平后， TMS320VC32-150首先檢查外部中斷輸入線電平， 決定由什么地方開始引導程序， 中斷號和對應的開始引導地址間的關系如表1所示。本設計中使用了BOOT2方式，即在DSP復位信號由低變高后，DSP從外部存儲地址400000H開始加載程序。
需要注意的是，使用外部存儲器裝載方式時，加載程序必須含有外部存儲器的數(shù)據(jù)總線寬度（8位、16位或32位）、程序代碼的長度、程序執(zhí)行的入口地址以及存儲器的等待狀態(tài)數(shù)。
在把已調(diào)試成功的程序裝入Flash過程中，本文采用的方法是：通過編寫一個*.cmd轉(zhuǎn)換文件，然后用HEX30.EXE把*.out文件轉(zhuǎn)化為*.hex文件。 并把生成的*.hex文件燒寫入Flash中即可。當然，也可采用在線燒寫的方法。
Kuka KSD1-32
FANUC Input Modul ID64C A03B-0801-C123
InoNet IPC Mayflower-M6/566C
2 Beckhoff AX2090-B900 Interface Karte Ethernet TCP/IP
Siemens Sinumerik Panel OP032S 6FC5203-0AB20-1AA0
Siemens Simodrive 610 Leistungsteil 20A 6SC6120-0FE01
Siemens Simodrive 610 Simoreg Baugruppe 6RB2000-0NB00
Siemens Simodrive 610 Simoreg Baugruppe 6RB2000-0NB00
Siemens Sinumerik Sirotec Kuka ACR-PHG 6FR2024-0AA01
Siemens Simodrive 611 6SN1118-0DM11-0AA0
Siemens Sinumerik 6FC5111-0BA01-0AA0 6FC51110BA010AA0
Siemens Sinumerik Memory 6FX1127-3AA00 Version F
Bosch Servo Drive Modul DM 15K1101-D DM 15K-1101-D
Siemens SIMODRIVE 611 Regeleinschub 6SN1118-0BJ11-0AA0
Siemens Simodrive 610 Leistungsteil 6SC6100-0GB12
Siemens Simoreg Board C98043-A1045-L3-13
Siemens Simatic S5 6ES5308-3UC11 6ES5-308-3UC11 V.05
Siemens Sinumerik System 3 Messkreis 6FX1125-1AA01
Siemens Sinumerik CNC Servo Interface 6FX1111-1AA00
SEW Eurodrive Movitrac 31C015-503-4-00 1,5kW Top
Siemens Simatic S5 6ES5950-1AB61 6ES5-950-1AB61
Siemens Simatic S5 6ES5950-1AB61 6ES5-950-1AB61
Heidenhain Ma?stab LC 491F ML 770mm 5?m 337462-33 NEU
Siemens Sinumerik 6FX1125-1AA01 + 2 x 570515.9001.00
Siemens Simoreg Board C98043-A1045-L1-04-08
Siemens Simatic S5 Sinec 6GK1143-0TA02 6GK1-143-0TA02
Siemens Simatic S5 IM300 6ES5300-5AA12 6ES5-300-5AA12
Siemens Simatic S7 ASM 824 Moby F 6GT2402-2CE00
Siemens Simodrive 610 Leergeh?use 6SC6101-5B-Z
Siemens Simodrive 611 LT-Modul 6SN1124-1AA00-0BA1 25A
Siemens Simodrive 611 LT-Modul 6SN1123-1AA00-0BA1 25A
SEW Eurodrive Movitrac 31C015-503-4-00 1,5kW Top
Siemens Simatic S5 WF470 6FM1470-4AA21 inkl. UPS Expres
Siemens Simoreg FBG-Steuersatz C98043-A1005-L2-12
Siemens Simatic Simodrive S5 6SC9711-0AB0
SEW MOVIDRIVE MDV60A0015-5A3-4-00 2,8kVA 1,5kW + MDX
Siemens Sinumerik Service Board 6FC5114-0AA02-0AA0
Siemens Simatic S5 CP535 6ES5-535-3LB11 6ES5535-3LB11
Siemens Sinumerik Service Board 6FC5114-0AA02-0AA0
Siemens Simatic S5 6ES5943-7UB21 6ES5-943-7UB21 CPU943B
Siemens Sinumerik MPC Interface 6FX1132-1BA01 Version D
Siemens Sinumerik Servo Interface Card 6FX1121-4BB03
Siemens Simatic S5 CPU927 6ES5927-3SA12 CPU 927
Siemens Simovert Masterdrives 6SE7015-0EP50-Z H0020
Siemens Simoreg Simodrive 610 6SC6120-0FE00 20/40A
Siemens Simodrive 611 UEB-Modul 6SN1112-1AC01-0AA1 Nr.2
Siemens Simatic S5 CPU921 6ES5921-3WB14 6ES5-921-3WB14
Siemens Simodrive 611 UEB-Modul 6SN1112-1AC01-0AA1 Nr.3
Siemens Simodrive 611 UEB-Modul 6SN1112-1AC01-0AA1
Siemens Simodrive 611 UEB-Modul 6SN1112-1AC01-0AA1
Siemens Sinumerik FBG Interface MPC 6FX1132-1BA01
Siemens Simatic S5 CPU921 6ES5921-3WB14 6ES5-921-3WB14
Siemens Simoreg Power Board 30A 6RB2030-0FA01 Garantie!
Siemens Simatic S5 CPU921 6ES5921-3WB14 6ES5-921-3WB14
Siemens Sinumerik Simoreg Power Supply 6EV3054-0DC
Siemens Sinumerik Power Supply 6EV3054-0GC Version F
Siemens Simoreg Simodrive 610 6SC6120-0FE00 20/40A
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Siemens Sinumerik Einfachperipherie 6FC5411-0AA00-0AA0
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Siemens Simatic S5 6ES5530-7LA12 NEW in a Box
Siemens Simatic S5 Digital 6ES5431-8FA11 6ES5-431-8FA11
Siemens Simatic S5 6ES5988-3LA11 6ES5-988-3LA11 Neuwert
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SPS Philips PG 2050 SBC CPU NyQuist VST Carrier
St?ber Schneckengetriebemotor S002 VNF 0175D74L4 0,37kW
Siemens Simoreg Board C98043-A1052-L1-03
Siemens Transceiver TRX 245 TRX245 G127951H ECOS NEU
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SPS OMRON CAM POSITIONER 3F88L-112 NEW
Siemens Simatic S7 Panel PP17-I 6AV3688-3CD13-0AX0
CROUZET CMP Programming Tool für CMP31 34 SPS
Siemens Connection Box 6AV6-574-1AE14-4AA0 170 Panel
NUM AC Servo Motor BMH1424K5AF2L 2000 U/min CNC
Siemens Simatic S7 Panel PP17-II 6AV3688-3ED13-0AX0
Siemens Simatic S5 095 6ES5521-8MA22 6ES5-521-8MA22
Siemens Teleperm M 6DS1112-8AA 6DS11128AA
AQUA METRO W?rmerechner CALEC MCP-300
Siemens Simatic S5 CP525 6ES5-525-3UA21 525
Siemens Simatic S5 Mona 6ES5255-3AA11 6ES5-255-3AA11
Bosch CL300 SPS Analog Output Baugruppe 1070047966-313
Bosch CL300 SPS Analog Output Baugruppe 1070047966-312
RITTAL SK 3249100 3249.100 Luft-Wasser-W?rmetauscher
Siemens Sinumerik NC-Steuertafel 6FC5103-0AC02-0AA1
Baumüller Trumpf BUM60S-04/05-54-B-000 Umrichter Bum60S
Euchner Handrad mit 18 poligen Rundstecker HBE-094001
Siemens Simatic S5 CPU 923 6ES5923-3UA11 6ES5-923-3UA11
Siemens Simatic S5 6ES5340-3KB41 6ES5-340-3KB41
Siemens Simatic S5 6ES5951-7LB14 6ES5-951-7LB14 Neu OVP
Siemens Simodrive 611 Drossel 6SN1111-0AA00-0CA1 36kW
Endress + Hauser Cerabar PMC731 PMC731R31CBM41R1
Siemens Sinumerik Sirotec CPU Master 6FX1110-7AG01
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