用TMS320LF2407和FPGA实现电能质量监测

问数据的地址，在IS引脚的下降沿，FPGA中的数据传输到LF2407的数据总线。值得注意的是，在编写FPGA的并行通信模块时，除了编写相应的控制程序以外，还要利用LF2407的IS引脚来选通FPGA的三态总线进行数据输出，这样可以避免FPGA与LF2407的数据接口影响LF2407的工作。
　　
　　如果利用FPGA进行串行通信，则可以完善已有的电力监测系统。为了使其能和现有的设备更好的进行连接，还设计了TMS320LF2407和FPGA之间的串行通信。本系统中，LF2407包含了可以直接利用RS232通信的串行通信接口（SCI）模块，所以对FPGA编写串行通信接口模块时，要保证和LF2407相同的通信格式。本系统在实际设计中采用的通信格式为：1个起始位，8个数据位，1个奇/校验位，1个停止位。TMS320LF2407的串口通讯电路如图5所示。
　　
　　FPGA的UART模块中，确定相同通信格式的同时，还要确定相同的波特率，并根据波特率产生发送、接收时钟。对于数据的发送，FPGA监测txrdy（发送就绪）信号。如果txrdy=“1”，就从待发送数据区中取出数据写入UART的数据总线，随后产生一位起始位。然后，利用发送时钟触发移位寄存器，将待发送数据送到内部寄存器，将数据依次送到发送端（TX）。最后，根据发送数据的“1”的个数，加上校验位和停止位，就实现了数据的串行发送。
　　
　　FPGA的监测单元监测到RX的下降沿，则启动接收单元。在采样时钟的上升沿对接收信号进行采样，高电平为“1”，低电平为“0”。然后通过移位寄存器，将串行数据转换成并行的8位数据，完成数据的接收。
　　
　　图5串口通信电路图
　　
　　3DSP模块
　　
　　根据算法的分配，高层的信号处理量小，但控制结构复杂，适合用处理速度较快的DSP来处理。本系统中，DSP主要是根据FPGA中模拟量的采样结果和运算结果，计算电力参数以及发出相应的控制信号。如有必要，还可以用液晶来显示结果。
　　
　　对于LF2407和FPGA的并行通信，使用LF2407的扩展I/O来读取FPGA中ADC采样数据保存区和各次谐波系数放区中数据。LF2407可以直接使用IN和OUT指令对FPGA进行读写。
　　
　　对于串行通信，LF2407向FPGA发送数据。只要查询SCICTL2的7号位，来判断发送器是否为高。如果为空，LF2407就可以向FPGA发送数据（命令），控制FPGA的运行。同样，LF2407采用中断方式接收从FPGA发送来的数据。LF2407接收中断的向量地址为INT1（0002H），外围中断向量为0006H。
　　
　　4总结
　　
　　本系统已完成实验室样机制作与调试，证明设计正确，可以完成对电力质量进行监测的任务。在电力监测系统中，通过FPGA和DSP相结合，可使测量更灵活、控制更方便。本系统有选择地进行并行通信或串行通信，使设计更加灵活多变，有利于系统的扩展，方便与其它电力测控系统直接相边，而且适于模块化设计，提高算法效率，缩短开发周期

《用TMS320LF2407和FPGA实现电能质量监测(第3页)》