现代电力电子技术的广泛应用,电力电子装置的控制.doc

1、1现代电力电子技术的广泛应用,电力电子装置的控制导读：就爱阅读网友为您分享以下“现代电力电子技术的广泛应用,电力电子装置的控制”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对 的支持!华北电力大学（北京）硕士学位论文摘要摘要电力电子技术日趋广泛地应用于能源、工业、信息、家电消费品等领域。根据 电力电子装置控制器在硬件、软件和开发途径三个方面具有的广泛共性，完全可以 研制一种通用的电力电子装置数字控制器开发平台。 本文针对电力电子装置控制器的通用性特点和要求，设计并实现了一种通用电 力电子装置数字控制平台。该平台采用 TI 公司的 32 位浮点 DSP TMS320VC33 为 核心，以满足电力电子装置控制

2、高精度、高实时性的要求；在此硬件平台上移植了 嵌入式实时操作系统 C/OS-II，并扩充了电力电子控制所必需的基础模块，使该操 作系统适用于电力电子装置控制，并具有很好的可移植性。 该控制平台为从事电力电子科研和教2学的研究人员提供了通用的软硬件开发 平台，具有很大的实际意义。 关键词： 电力电子， ， 关键词 ： 电力电子 ， DSP， 嵌入式实时操作系统 （ RTOS） C/OS-II ， 嵌入式实时操作系统（ ） ，ABSTRACTThe technology of Power Electronic has been widely applied in the many fields.

3、There is abroad commonness in aspects of hardware, software and development of control system of the power electronic devices. So, it is possible to design a universal digital development platform for the control system of the power electronic devices. A universal digital development platform for po

4、wer electronic control system has been implemented. DSP (TMS320VC33), which can meet the requirement of high precision and real time, was used in the platform. An embedded RTOS (C/OS-II) was transplanted into the plat and some basic function blocks were appended into the RTOS. It is a universal hard

5、ware and software development platform for the research personnel of power electronic. And it has highly practice meaning.Liu Jin (Power Electronics and Electric Drives) Directed by Prof. Zhang Yigong KEY WORDS: Power electronics, DSP, RTOS, C/OS-II3华北电力大学（北京）硕士学位论文目中文摘要 英文摘要 第一章 引录言 11.1 现代电力电子技术的广

6、泛应用 1 1.2 电力电子装置的控制 . 2 1.3 电力电子装置通用控制平台 2 第二章硬件平台的设计与调试 . 52.1 控制平台硬件结构 . 5 2.2 32 位浮点 DSPTMS320VC33 6 2.3 控制平台功能分配 . 8 2.3.1 电源管理及看门狗 . 8 2.3.2 数据采集 9 2.3.3 开关量输入/ 出 . 10 2.3.4 4串口通信 10 2.3.5 引导加载程序（Bootloader） 12 2.3.6 系统扩展 12第三章 3.1 嵌入式实时操作系统 C/OS-II . 13 C/OS文件结构与硬件平台关系. 133.2 嵌入式系统 14 3.3 嵌入式操

7、作系统 . 15 3.3.1 前后台系统 15 3.3.2 实时多任务操作系统（ RTOS） 15 3.3.3 嵌入式实时操作系统 . 17 3.4 嵌入式实时操作系统 C/OS-II . 17 第四章 4.1 操作系统的移植 . 20 C/OS的移植.204.1.1 INCLUDES.H 文件 520 4.1.2 OS_CPU_H.H 文件 20 4.1.3 OS_CPU_A.ASM 文件 2126华北电力大学（北京）硕士学位论文 4.1.4 OS_CPU_C.C 文件 22 4.2 C/OS移植代码的测试. 23 第五章基于 C/OS-的嵌入式系统构件 . 255.1 嵌入式系统构件的思想

8、 25 5.2 开关量输入输出模块（DIO） . 26 5.2.1 头文件（DIO.H） 27 5.2.2 硬件抽象层和硬件驱动层（DIO 模块） . 27 5.2.3 应用函数接口 28 5.3 数据采集模块（AI） . 29 5.3.1 头文件 AI.H . 29 5.3.2 硬件抽象层和硬件驱动层（AI 模块） 29 5.3.3 应用函数接口 30 5.3.4 7采样数据的处理.30 5.4 通信模块（UART） . 30 5.4.1 接收数据 31 5.4.2 发送数据 31 5.4.3 串口 UART 模块 32 5.5 CPLD 脉宽调制发生模块（PWM） 33 5.5.1 用 C

9、PLD 实现的 PWM 控制器 33 5.5.2 软件模块（PWM） . 34 5.5.3 用 CPLD 实现空间矢量（SVPWM）控制器 . 35 5.6 控制算法模块 . 38 5.6.1 平均值滤波模块.38 5.6.2 数字滤波模块 38 5.6.3 8abc_dq 变换与 dq_abc 反变换模块 38 5.6.4 abc_dq0（派克变换）变换与 dq0_abc 反变换模块 39 5.6.5 PID 模块 39 5.7 用户应用程序模块 . 39 5.7.1 用户主程序基本结构 . 39 5.7.2 用户任务程序基本结构 . 40 第六章结论与展望 41 参 考 文 献 42 致

10、谢 .4439华北电力大学（北京）硕士学位论文第一章引言电力电子技术以功率处理为对象，以实现高效率用电和高品质用电为目标，通 过采用电力半导体器件，并综合自动控制、计算机（微处理器）等技术，实现电能 的获取、传输、变换和利用。随着电力电子技术在能源、工业、信息、家电消费品 等领域的广泛应用，以及电力电子功率器件、控制技术、微处理器技术的飞速发展， 对于电力电子装置的控制提出了更高的要求，其控制器逐步向数字化、模块化、智 能化发展。1.1 现代电力电子技术的广泛应用以功率 MOSFET 和 IGBT 为代表的、集高频、高电压和大电流于一身的功率半 导体复合器件和以微处理器为主的数字控制技术的应用

11、，表明已经进入现代电力电 子技术时代。 电力电子技术在交流变频调速、供电电源、电力系统输配电、照明、电能质量 控制等方面已经获得日益广泛的应用。同时，光伏、风力、燃料电池等新能源发电 技术和电动汽车的推广需要电力电子技术的支持，并将形成电力电子产品的巨大市 场。在信息产业中，信息电子应用、以及采用现代最新技术的汽车电子和家用电器， 将有可能成为现代电力电子技术重要的应用方向。 大功率、高频化、低功耗是功率器件发展的重要特征，电力电子器件的工作频 率已经提高到了数十千赫兹。电力电子电路功率变换技术与电力电子器件同步发 展， 除发明了众多功率变换的电路拓10扑，还提出了如吸收、多重化、谐振开关、

12、多电平等概念；在控制技术方面出现了相控、PWM 控制、空间矢量控制、以状态 空间平均法为代表的动态建模理论、神经网络、模糊控制等技术。它们无论对改造 传统工业（如电力、机械、矿冶、汽车、船舶等） ，还是对高技术产业（航空航天、 激光、通信等）的发展和高效利用能源都将起到至关重要的作用。 在电力变换和控制中采用可编程数字信号处理技术（DSP ） 、半导体元器件的集 成技术等方面的发展为电力电子控制提供了新的控制方式。 随着功率器件高频化、控制技术多样化、实现功能复杂化和微处理器各项功能 的飞速发展，电力电子装置的控制器也从以前的模拟型、简单功能型向现代的数字 化、复杂功能型转化，并要求具有高精度

13、、高实时性和高可靠性。111华北电力大学（北京）硕士学位论文 1.2 电力电子装置的控制早期电力电子装置采用模拟电路进行控制，其主要缺点有：硬件修改困难、设 计成本高、抗干扰能力差、存在元件老化问题等。随着微处理器技术的飞速发展， 、可编程器件（CPLD/FPGA）等越来越多地应用 单片机、数字信号处理器（DSP） 到电力电子装置控制中。数字控制具有较高的灵活性（可以通过修改软件来修改控 制算法） 、能够实现复杂的控制算法、性能稳定、可靠性高、抗干扰能力强等优点， 从而逐渐取代了传统的模拟控制技术。 目前，电力电子装置控制器的开发方法主要是从硬件到软件的统一集中设计。 即首先进行硬件电路的设计

14、、制作和调试，然后再进行控制软件的设计，并且软件 设计的成功与否很大程度上取决于设计人员对微处理器的了解程度和使用的熟练 程度。 许多运行于没有内存管理的 CPU 之上的程序都是一些比较简单的控制程序， 系 统大多数工作在超级循环加事件（中断）的方式下。在系统控制的外设和担负的任 务不多的时候，这种方式可以满足要求。但是，当有多任务需要处理，要求对外部 事件做出实时响应，任务之间存在信息传递，甚至多个微处理器协同工作时，这种 传统的程序设计方法就会面临许多问题。 另外，程序设计人员要十分了解硬件的特性、12结构及其专用的汇编语言，这样 就要求在开发之前先去学习硬件知识和汇编语言。这些都阻碍了电

15、力电子应用工程 师快速、高效地致力于控制算法软件的研究与设计，并且对于新的项目要进行类似 的重复工作。1.3 电力电子装置通用控制平台从主回路拓扑结构上看，许多电力电子装置具有相同或相近的主回路结构，其 功能的不同大多依赖于控制器的控制算法。从电力电子装置控制器结构组成上看，基本上是由信号调理电路、A/D 转换电路、微处理器（DSP 或单片机）核心电路、 PWM 发生器、D/A 转换电路、开关量输入输出、与上位机的通信（串口或 USB 口）电路、程序数据存储器等部分组成，其结构示意图如图 1.1 所示。 因此，以微处理器为基础的电力电子装置控制器具有广泛的共性，其共性集中 表现在硬件、软件和开

16、发途径三个方面。从有利于加快电力电子装置的研制、开发，控制算法的试验、提高效率和缩短开发周期的观点来看，研制一种电力电子装置通 用数字控制器开发平台很有必要，对它进行研究必将促进电力电子装置控制算法的 213华北电力大学（北京）硕士学位论文研究和电力电子产品的开发。 从控制器的硬件结构上考虑，可以设计一个通用的硬件平台以满足大多数电力 电子装置的控制要求，应包括图 1.1 中的几个部分：信号调理电路、A/D 转换电路、 D/A 转换电路、 DSP 核心电路、开关量输入输出电路、PWM 控制波形发生电路、 程序数据存储电路以及通信接口电路等部分。图 1.1 电力电子装置主回路与控制器结构示意图

17、由于电力电子装置的控制，往往是由多个控制要求（任务）组成，如数据采集、 数据的处理、控制算法的实现、控制信号的输出、与上位机的通信以及对于电力电 子装置主回路的保护等任务。也就是说，电力电子装置控制系统是一个的多任务的 控制系统。所以在控制软件的设计上借鉴了的 PC 机采用操作系统（如 Windows） 来对多任务进行管理。这同以前的超级循环加事件（中断）方式有本质的区别。 近年来，华北电力大学（北京）电力电子研究所一直在进行电力电子装置控制 通用数字化开发平台的研究 1。其控制平台由最初的单片机发展到现在的 DSP 控制 器。但由于开发工具的限制，其编程语言一直限于汇编语言。由于不同的处理器

18、有 其不同的汇编语言，这样就限制了该开发平台的通用性，延长了控制算法的开发周 期。 本文借14鉴原有的定点 DSP（TMS320F240）控制平台的设计思想，引入了嵌入 式实时操作系统 C/OS-II，完成了浮点 DSP（ TMS320VC33）通用控制平台的硬件 部分的设计和调试；在该硬件平台上进行了嵌入式实时操作系统 C/OS-II 的移植； 根据电力电子装置的控制特点和要求，扩充了电力电子控制所必需的基础模块，使 其成为适用与电力电子控制的嵌入式实时操作系统；编写了与硬件平台相关的硬件 驱动程序，使得操作系统可以方便的通过系统调用来操作硬件；进行了操作系统的 315华北电力大学（北京）硕

19、士学位论文测试。该平台提供了与定点 DSP 控制平台兼容的外部接口，从而可以根据不同的控 制要求来选择定点 DSP 和浮点 DSP 控制平台。后续开发人员可以不需要深入了解 硬件平台，在该嵌入式操作系统平台上用 C 语言进行二次开发，从而致力于控制算 法的研究，大大缩短了控制算法的开发周期。416华北电力大学（北京）硕士学位论文第二章硬件平台的设计与调试现代电力电子装置的控制要求具有高精度、高实时性和高可靠性。本文所完成 的硬件平台的 CPU 采用美国 TI 公司的 32 位浮点 DSPTMS320VC33， 工作频率可 达到 150MHz；A/D 转换芯片采用 MAXIM 公司的 MAX12

20、5，精度为 14 位，采样速 率最高可达 250ksps（单通道） ，能够进行 8 路信号的采样（4 路同时采样） ，每路信 号的转换时间为 3 微秒。因此，该硬件平台能够满足大多数的电力电子装置对于精 度和实时性的控制要求，从而保证了平台的通用性。2.1 控制平台硬件结构大多数电力电子装置的控制流程为： 1. 通过电压和电流互感器得到三相电压和三相电流（需测量电压、电流及其 相数是根据控制对象和要求来确定的） ； 2. 测得的电压电流量通过信号调理电路调整为 A/D 转换芯片所要求的电压范 围； 3. A/D 芯片把来自调理电路的模拟电压电流量转换为数字量； 4. 微控制器根据这些数字量进行

21、控制算法的运算，得出需要由电力电子主回 路输出的控制波形数据； 5. 将控制波形的数据送到 PWM 发生电路，形成各个开关的 PWM 控制信号； 6. 通过隔离和放大电路将控制信号送到各个开关的驱动电路。7. 驱动电路工作，控制主回路输出需要的波形。 因此电17力电子装置控制器基本上是由信号调理电路、 A/D 输入、 DSP 核心单元、 PWM 发生器等组成，另外还有一些辅助功能电路，如 D/A 输出、开关量输入输出、 与上位机通信（串口或 USB 口） 、程序和数据存储器等部分组成。 本文设计的硬件平台采用 TMS320VC33 为主控芯片， 除实现数据处理和控制算 法外，还要进行系统外设的

22、管理（包括 A/D、串口通信、开关量输入/出、Bootloader 等） 。DSP 通过控制算法得出的与 PWM 控制有关的数据送到 CPLD（PWM 发生器） 中，从而产生 6 路 PWM 控制信号，送到主回路驱动控制模块，实现对电力电子装 置的实时控制。硬件平台的结构框图如图 2.1 所示。518华北电力大学（北京）硕士学位论文电源管理 看门狗EEPROM (Bootload)A/D （MAX125)14 位 UARTRS232 开关量输入 (8 路）8 路 TMS320VC33 DSP8 路开关量输出 (8路）系统扩展 （地址数据)控制逻辑 CPLD (PWM 发生器）6 路驱动电路图

23、2.1 硬件平台结构框图 2.232 位浮点 DSP TMS320VC33 在定点 DSP 芯片中，采用定点数进行数值运算，其操作数一般采用整型数来表 示。一个整型数的最大表示范围取决于 DSP 芯片所给定的字长。字长越长，所能表 示的数的范围越大，精度也越高 6。对于定点数而言，数值范围与精度是一对矛盾， 一个变量要想能够表示比较大的数值范围， 必须以牺牲精度为代价； 要想提高精度， 数的表示范围就相应地减小。 在定点 DSP 上进行浮点运算时，则需将浮点运算改写为定点算法。其在动态范 围和精度要求上存在矛盾，而且将降低 DSP 的运算速度。 由于浮点 DSP 芯片有支持浮点加法和乘法的硬件

24、结构，从而具有运算精度高、 浮点运算快、编程方便和容易支持高级语言等特点。 正是基于浮点 DSP 的这些优点，在控制平台中选用了浮点 DSP-TMS320VC33 作为硬件平台的 CPU。 TMS320C3X 系列芯片是美国 TI 公司推出的第一代浮点 DSP 芯片，具有丰富 的指令集、很高的运算速度、较大的寻址空间和较高的性价比，在各领域得到了广 泛的应用 6。619华北电力大学（北京）硕士学位论文图 2.2TMS320VC33 功能结构图 TMS320VC33 是一种低功耗高性能的浮点 DSP。 VC33 能工作在 150MHz 的时 钟频率下，指令运行速度达到 150 MFLOPS。对

25、TMS320VC33 进行开发可以使用汇 编语言，也可以使用 C 语言。使用汇编语言的优点在于运行速度快、可以充分利用 芯片的硬件特性，但开发速度较慢，程序的可读性差；而 C 语言的优势在于编程容 易、调试快、可读性好，可以大大缩短开发周期。 TMS320VC33 芯片的组成如图 2.2 所示 7：32 位 CPU、34K 字静态 RAM（可 、1 满足大多数系统对 RAM 的要求） 个 DMA 通道、1 个串口、2 个定时器、引导加 载程序（BootLoader） 、6432 位的指令 Cache（用来存储经常使用的代码块，这可 720华北电力大学（北京）硕士学位论文大大减少片外访问的次数，

26、从而提高程序运行速度） ；另外还有如下的通用寄存器： 8 个 40bit 的寄存器 （R0R7） ,可以用来存放 32bit 的整数， 同时也可以用来存放 40bit 的扩展精度的浮点数；8 个 32bit 的辅助寄存器（AR0AR7） ，它们的主要作用是存 储地址、参与各种模式的寻址等，也可以作为一般的寄存器来使用；状态寄存器 ST （含全局中断使能位） 、堆栈寄存器 SP、中断标志寄存器 IF、中断使能寄存器 IE、 I/O 标志寄存器 IOF、数据页指针寄存器 DP、索引寄存器 IR0、IR1、块寄存器 BK、 重复执行寄存器 RS（块起始地址） 、RE（块终止地址） 、RC （重复次数

27、） 。分开的 程序总线、数据总线和 DMA 总线使得取指、读写数据和 DMA 操作可并行进行。 由于主总线的地址总线是 24 位，因此 TMS320VC33 可以访问多达 16M 的 32 位字 的存储器空间，其中程序、数据和 I/O 空间都包含在这 16M 字的空间中。 从软件资源上看 TMS320VC33 有丰富的指令系统、灵活的程序流控制、流水线 操作和多种寻址方式。2.3 控制平台功能分配 2.3.1 电源管理及看门狗 TMS320VC33 为双电源供电，接口电源电压为 3.3V，内核电源电压为 1.8V。 采用 TI 公司的线性稳压器 TPS767D318 为 DSP 芯片供电，该芯

28、片专门为 DSP 的应 用设计，具有双电压输出。其输入电压为 5V，21输出电压为 3.3V 和 1.8V，可以提供 高达 1A 的电流，并有两路电源监视复位功能，提供两个宽度为 200ms 的低电平复 位脉冲，分别对内核和 I/O 进行复位。 由于 VC33 接口电源电压为 3.3V，复位信号低电平有效，选用了 MAXIM 公司 的 MAX706T 芯片（可监测 3.3V 电压），监控电路如图 2.3 所示。该电路实现了系 3.3v VCC VCC /MR /WDO GND /RESET WDI PFO PFI /RESET XF1 TMS320 VC33 RESET16C550CMAX70

29、6T 图 2.3MAX706T 监控电路原理 822华北电力大学（北京）硕士学位论文统上电自动复位、手动复位、电源低压报警和看门狗软件监视等功能。 MAX706T 的复位输出（RESET ）是低电平有效，直接送往 VC33 的复位端， 复位信号被反相后送往串行通信接口芯片 TL16C550C（复位信号高电平有效）的复 位端。 3.3V 电源电压低于 MAX706T 的复位门限 2.93V 当 （或 MR 端复位按键按下） 时，MAX706T 的 RESET 端输出低电平复位 VC33 和 TL16C550C。当 3.3V 电源电 压高于 2.93V 时，或 MR 端复位按键弹起时，MAX706

30、T 的 RESET 端的低电平维持 200ms 后变为高电平。 与电阻、 电容和反相器所构成的普通复位电路相比， MAX706T 复位功能的实现更为方便，并且复位准确、可靠。 看门狗功能电路是将 MAX706T 的 WDI 端与 VC33 的输出引脚 XF1 相连， WDO 端通过二极管 D 与 MR 端相连。在 VC33 正常运行时，VC33 每隔一定时间（小于 1.6s）改变 XF1 引脚的状态 1 次，刷新 MAX706T 的内部定时器， WDO 维持高电平; 当 VC33 运行失控时，VC33 无法定期改变 XF1 引脚状态，这样，MAX706T 的内部 定时器就会溢出，WDO 变为低

31、电平，二极管 D 导通，造成复位端 RESET 输出低电 平，强行复位 VC33 和 TL16C550C。这样，由23系统控制软件通过定时“喂狗”来实 现看门狗的功能，防止控制程序跑飞。 2.3.2 数据采集 数据采集芯片选用了 MAXIM 公司的 MAX125 芯片。 MAX125 有 8 个数据采集 通道，能同时采集 4 路信号，每路信号的转换时间为 3s，14 位分辨率，工作频率 从 0.1Hz 到 16MHz，采样频率单通道可以达到 250ksps，有高速并行 DSP 接口。通 过编程进行转换通道的选择；在转换结束信号有效后，通过连续读操作可以依次读 取每个通道的转换结果。 由于 MA

32、X125 是 5V 供电，而 TMS320VC33 的 I/O 是 3.3V 供电，在两者的数 据线之间用 TLVC16245 进行电平转换。数据采集部分如图 2.4 所示。输 入 信 号 CH1A CH2A . CH3B CH4B CLK MAX125A0/D0 A1/D1 . D7 D8 D13 /RD /WR /CS /INT /CONVSTTLVC16245 14 位 DIR /G14 位 TMS320VC33 控 制 平 台 16MHzGAL16V8 控 制 逻 辑图 2.4MAX125 与 VC33 系统接口电路框图 924华北电力大学（北京）硕士学位论文 MAX125 的使用步骤

33、如下： （1）设定工作方式：MAX125 有 8 种转换工作方式及省电模式。初始上电时， 器件工作于缺省方式，即每次只转换 A 组的通道 1。可以通过编程选择每次转换 A 组或 B 组中的一个、两个、三个、四个通道。当选定的所有通道转换结束后，INT 信号变为低电平表明转换结束。可以使用 INT 作为中断请求信号或查询方式下的转 换结束信号。 （2）启动转换：在编程 MAX125 的工作方式后，提供给 CONVST 一个低电平 脉冲可以启动一次转换过程，MAX125 在 CONVST 信号的上升沿采样模拟信号。 （3） 读取转换结果： A/D 转换结果 把 （最多可达 4 个通道） 自动存储在

34、 MAX125 的片内 RAM 中；在接受到 INT 信号有效后，为了获取转换结果，可以执行最多 4 次连续的读操作。当 CS 为低电平，首先读取的是通道 1 的转换结果，在第一次 RD 的上升沿，将 INT 复位为高电平，在每个 RD 信号的上升沿，片内地址指针前移一 步。如果编程为每次转换一个通道，只需要一次读操作；对于多通道转换方式，可 以最多在 4 个 RD 信号的下降沿顺序读取通道 1 至通道 4 的转换结果。对于 n 通道 的转换过程（1 n 4） ，在 n 个 RD 脉冲后，地址指针复位至25通道 1。 2.3.3 开关量输入/出 开关量输入/出部分由数据、地址总线和 74LVC

35、244 和 74LS273 构成。开关量的 输入通过 74LVC244 转换为 3.3V 电平，送入 VC33；开关量通过锁存器 74LS273 输 出，用来控制信号灯和继电器等，以实现调试、指示、保护动作等功能。 2.3.4 串口通信 控制平台与上位机通信采用异步串口通信方式。TMS320VC33 只有同步串口， 为了实现异步串行通信， 使用了 TI 公司的 UART （通用异步串口） 芯片 TLC16C550C， 其总线连接逻辑包括 I/O 数据总线、 地址线、 读写信号线等， 通过总线可直接与 DSP 实现连接。TL16C550C 硬件逻辑连接如图 2.5 所示。D00 . D08 A0

36、0 A01 A02 INT SIN SOUT RCLK BAUDOUT CS RD WR8 位 TMS320VC33 3 位 MAX232PC 机控制逻辑 TL16C550C 图 2.5 串口通信结构示 意 图 1026华北电力大学（北京）硕士学位论文 TL16C550C 内部寄存器主要有：接收缓冲寄存器（RBR） ；发送保持寄存器 （THR） 中断允许寄存器 ； （IER） FIFO 控制寄存器 ； （FCR ） 中断状态寄存器 ； （ISR） ； 线路控制寄存器（LCR） ；线路状态寄存器（LSR） ；MODEM 控制寄存器（MCR） ； MODEM 状态寄存器（MSR） ；临时数据寄存器

37、（SCR） ；波特率除数锁存器低位 （LSB） ；波特率除数锁存器高位（MSB） 。 在 16C550 中， 使用 3 位地址线定义了 11 个内部寄存器。 A2 A1 A0 之外， 除 LCR.7 （DLAB ）参与了辅助定义。当 LCR.70，且 A2 A1 A0 000/001 时，定义访问波特 率除数锁存器 LSB/MSB；当 LCR.70，且 A2 A1 A0 000 时，定义访问接收缓冲/ 发 送保持寄存器 RBR/THR。 当 UART 接收数据时，在接收时钟信号 RCLK 的作用下，将 SIN 输入端上的数 据串行移入接收缓冲寄存器 RBR，供 DSP 读取；当 UART 发送

38、数据时，在发送时 钟信号的作用下，将数据总线上的数据写入到发送寄存器 THR，再从 SOUT 端上串 行输出。 对 16C550 的编程主要包括两部分：初始化和数据收发。初始化编程主要完成 对其工作模式的设定及内部寄存器的设置；对于数据的收发，一般采用中断方式。开始存储器装载 块大小为 0？ 否 装载目标地址 是复位 MCBL/MP=1 是跳27转至 BOOT1、 BOOT2、BOOT3 决定装载模式 是8/16/32 位？是 INT3 中断？ 否 是 INT0 中断？ 否 是INT1 中断？ 否 是 INT2中断？串口装载块大小为 0？ 是 存储器装载 从 1000H开始 设置存储器配 置控

39、制字 否 从原地址向目标 地址传输数据 读取块大小 块大小1 是是存储器装载 从400000H 开始 存储器装载 从 FFF000H 开始是读取块大小跳转至所装载的第 一个块的首地址 开始执行程序图 2.6引导加载程序的流程 图 1128华北电力大学（北京）硕士学位论文 2.3.5 引导加载程序（Bootloader） TMS320VC33 可运行于微计算机模式或微处理器模式下。当 MCBL/MP 引脚为 高电平时，VC33 将运行于微计算机模式下。在上电后，通过 VC33 内部自带的引导 程序将存储在慢速存储器件里的数据装载到 VC33 片内的高速 RAM 中来运行，从 而降低了系统的成本，

40、方便了系统设计。 VC33 提供了四种引导模式，通过硬件和控制逻辑的合理设计进行不同模式的 选择。其中三种模式可以选择外部的存储空间进行引导，一种模式可以通过串口进 行引导。VC33 引导加载程序流程如图 2.6 所示。 本系统的 Bootloader 采用了 TMS320VC33 的中断 1（INT1）引导方式，系统上 电后将根据内部的引导程序，从 EEPROM 中将程序读入 DSP 内部的高速 RAM 中 运行。 EEPROM 选用了 SST 公司的 SST29LE010 芯片，3.3V 供电，容量为 128KX8 位，用来存放系统程序。SST29LE010 具有以下主要特点：可电擦除、可

41、编程存储；读取时间150ns； 分页程序操作， 擦除、 编程单向循环方式， 可超过 10000 次； 1024 页分区（128 字节/页），内部地址和 128 位数据锁存；硬件和软件数据保护；快速 的分页编程。 2.3.6 系统扩展 为了以后根据需要对系统进行功能扩展，该平台扩展出了 8 位地址总线和 16 位数据总线；提供了与 CPLD 控制板的扩展接口，包括地29址、数据总线，控制逻辑 信号、锁相同步信号以及中断信号等，能方便地与 CPLD 控制板进行通信。1230华北电力大学（北京）硕士学位论文第三章嵌入式实时操作系统 C/OS-II 在传统的嵌入式系统软件设计中，多采用单任务循环加事件

42、（中断）机制。此 机制的优势在于流程直观，但它常常会带来一个重要问题系统安全性差，即程 序运行中任何一个环节出错都会导致系统的混乱，只能靠看门狗进行复位，重新运 行，不适合处理多任务的控制系统。 实时多任务操作系统（Real Time multi-tasking Operation System, RTOS）是嵌入 式应用软件的基础和开发平台。RTOS 将应用分解成多个任务，简化了应用系统软 件的设计；良好的多任务设计，有助于提高系统的稳定性和可靠性。 基于 RTOS 开发出的程序，绝大部分代码与硬件平台无关，具有较高的可移植 性。嵌入式软件的函数化、产品化能够提高软件的可重用性，减少软件的重复开发， 提高应用算法的研发效率。 针对电力电子装置控制的多任务性、实时性、算法的多样性和复杂性，本文选 用了嵌入式实时操作系统 C/OS-II 作为应用软件的基础和开发平台，由操作系统来 管理电力电子多个控制任务。这样，既满足了电力电子的控制要求，又可以提高控 制软件的重用性，减少重复劳动，提高了工作效率。3.1C/OS文件结构与硬件平台关系嵌入式实时操作系统 C/OS的内核文件结构与硬件平台的关系