三种嵌入式系统控制电路设计:电机驱动、SOHO 路由器与语音识别

2017-08-18 96 0

嵌入式系统是一种“完全嵌入受控器件内部、为特定应用而设计的专用计算机系统”,用于控制、监视或辅助设备、机器或工厂运作设备,其核心是由一个或几个预先编程好以用来执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成。本文将介绍三种基于嵌入式技术的应用电路设计,分别是电机驱动控制器、SOHO 路由器电路与嵌入式语音识别电路。

一、电机驱动控制器

采用 DSP 芯片和外围电路构成速度捕获电路,电机驱动控制器采用微控制芯片和外围电路构成了电流采样、过流保护、压力调节等电路,利用 CPLD 实现无刷直流电机的转子位置信号的逻辑换相。赛车刹车控制器由防滑控制器和电机驱动控制器组成,两个控制器都是以 DSP 芯片为核心:防滑控制器主要以滑移率为控制对象,输出给定的刹车压力,以 DSP 芯片为 CPU,外加赛车和机轮速度信号调理电路等;电机驱动控制器主要调节刹车压力大小,并且控制电动机电流大小,也是以 DSP 芯片为 CPU,再加外围电路电动机电流反馈调理电路、过流保护电路、刹车压力调理电路、四组三相全桥逆变电路等构成电机驱动控制器。

三种嵌入式系统控制电路设计:电机驱动、SOHO 路由器与语音识别

图 1 电机驱动控制器电路

1. 信号处理电路

赛车防滑控制器主要以滑移率为控制对象,防止赛车打滑,由滑移率的偏差大小调节后输出压力参考值,以跟踪给定的滑移率大小。防滑控制器上必须有赛车前轮和刹车机轮速度信号的调理电路,主要是为了得到反馈的滑移率;赛车速度信号以自由滚动的赛车前轮速度信号代替。在赛车的前轮与刹车机轮上都装有测速传感器,当轮子转动时,测速传感器会产生正弦波形式的交流信号,机轮每转动一圈测速传感器发出 50 个周期的正弦交流信号;正弦交流信号的振幅随轮子速度的变化而变化,其信号为偏压 2.5 V、峰值为 0.3 V、最大信号幅值不超过 5 V 的正弦波信号。

2. 电流采样及过流保护电路

无刷直流电动机的电流是通过功率驱动电路母线上的电阻进行检测的:母线上的电阻由两个 0.01 Ω 的功率电阻并联,采样电路通过这两个并联的采样电阻进行电流采样,采样电阻将电流信号转换为电压信号,电压信号送到电流监控芯片进行放大,然后经过由 OPA2344 构成的二阶有源滤波电路滤波,最后得到电流反馈信号,直接送到 A/D 转换器。

三种嵌入式系统控制电路设计:电机驱动、SOHO 路由器与语音识别

图 2 电流采样及过流保护电路

硬件过流保护电路对系统的正常工作起到很重要的作用,主要是对功率器件 MOSFET 和电动机的保护;系统还带有软件保护功能,过流信号 OVCURX 送到 DSP 的输入引脚,当 OVCUR 为高电平时,DSP 会产生电机控制转动信号 ENABLE 关断逻辑信号,使电机停转。芯片 IR2130 自身带有过流保护功能。

二、SOHO 路由器电路

利用 Linux 内核支持 IP Masquerade 技术实现 NAT 转换,可实现多台主机共享访问因特网。IP Masquerade 工作原理:客户机将实现 IP Masquerade 的 Linux 机器设置为缺省网关,当 IP Masquerade 的 Linux 机器收到客户机的数据包时,对其进行改写,将源地址替换为自己的 IP 地址,将源端口号换成一个新的端口号,并且对该过程进行记录;当接收到响应数据包时,如果其端口号正是先前所指定的端口号,则再对该数据包进行改写,将其目的 IP 地址及目的端口号替换为原来记录的客户机 IP 地址和端口号,然后再发送给客户机。

三种嵌入式系统控制电路设计:电机驱动、SOHO 路由器与语音识别

图 3 SOHO 路由器电路

S3C2410X 微处理器通过系统总线连接 FLASH 和 SDRAM 构成存储系统:系统上电后,微处理器从 FLASH 中读取初始化程序,SDRAM 为程序运行以及数据处理和转发提供临时存储空间。以太网控制芯片 DM9000 经单端口隔离变压器和 RJ45 接口与互联网相连;DM9000 通过 MII(媒体独立接口)与交换控制芯片 RTL8305SC 的 PORT4 口相连,RTL8305SC 经过 4 端口隔离变压器和四个 RJ45 接口连接局域网集线器、交换机或电脑,进行数据交换或通过微处理器控制与广域网连接。

DM9000 与 S3C2410X、RJ45 的接口电路如图 3 所示:DM9000E 芯片的引脚 INT 与 S3C2410X 芯片的外部中断信号 EINT14 相连,S3C2410X 片选信号 nGCS4 和地址线 MA2 分别连接 DM9000 的 AEN 引脚和 CMD 引脚;SA6 到 SA0 对应地址总线,而 SA9 与 SA8 引脚设置为高电平、SA7 引脚设置为低电平,用来片选 DM9000;S3C2410X 的 nOE 引脚连接 DM9000 的读引脚 IOR#、nWE 引脚连接 DM9000 的写引脚 IOW#,并将 S3C2410X 数据线 MD[0..15] 与 DM9000 的数据线 SD[0..15] 连接,实现数据传输。将 RTL8305SC 第 5 端口设定为一个 MII 接口与以太网控制芯片 DM9000 的 RMII 接口相连,RTL8305SC 与四端口隔离变压器和 RJ45 接口的连接方式相似。

相关文章

压敏电阻的参数、特性与应用
基于 STC12C 与 SIM300 的智能家电防盗系统电路设计
基于 nRF24L01 与 DHT11 的无线温湿度测试系统电路设计
电冰箱电子温控器的原理与半自动除霜电路
基于 586-Engine 的无人机飞行控制器电路设计
三极管开关电路的改进接法:加速电容、图腾柱与驱动电路

发布评论