TMS320F2837x + Spartan6/国产FPGA低成本高实时注塑机运动控制器软硬件设计方案

Posted 2022-03-12 信迈科技DSP+ARM+FPGA

将 Ｄ Ｓ Ｐ 作 为 下 位 机 ， ＡＲＭ 作 为 上 位 机 设 计 了 精 密 的 注 塑 机 控 制 系 统 ， 下 位 机 用 于 控 制 算 法 的 运 行 以 及 Ｉ／ Ｏ 控 制 ， 上 位 机 用 于 人 机 界 面 的 以 及 模 具 资 料 的 管 理 ， 该 控 制 系 统 实 时 性 好 ， 控 制 精 度 高 。 不 足 之 处 是 没 有 在 控 制 系 统 上 设 计 控 制 算 法 ， 无 法 验 证 对 不 同 控 制 算 法 的 兼 容 性 。

 注 塑 机 控 制 器 是 基 于 Ｔ Ｉ 公 司 的 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５ 芯 片 的 控 制 系 统 ， 是 整 个 注 塑 机 泵 控 伺 服 系 统 的 核 心 部 分 。 控 制 系 统 可 以 通 过 采 集 相 应 的 传 感 器 信 号 对 各 部 分 的 压 力 、 位 置 、 温 度 、 流 量 等 状 态 信 息 进 行 实 时 监 测 ， 再 通 过 执 行 设 计 的 控 制 算 法 对 信 号 处 理 后 完 成 注 塑 机 工 艺 要 求 的 动 作 。

 

 

1 评估板简介

Ø 基于 TI TMS320F2837x 系列的单/双核 32 位浮点 MCU 控制器+ Xilinx Spartan-6 低功耗FPGA；

Ø TI TMS320F2837x 主频为 200MHz，内部集成单精度浮点单元 FPU、三角法数学单元 TMU、复杂数学单元 VCA-II、单/双可编程空置律加速器 CLA，包含 512K/1MByte ROM， 172K/204KByte RAM；

Ø MCU 内部集成两个零引脚 10MHz 振荡器，晶体振荡器，看门狗定时器模块，丢失时 钟检测电路；

Ø FPGA 芯片型号为 XC6SLX16-2CSG324I，逻辑单元 14K 个，DSP Slice 32 个，pin to pin 兼 容 XC6SLX9/25/45-2CSG324I，平台升级能力强；

Ø TMS320F2837x 与 FPGA 内部通过 I2C、uPP、EMIF 等总线连接，让 FPGA 和 MCU 互联 更高效灵活；

Ø 开发板引出 ePWM、eQEP、McBSP、ADC 等接口，适用于各种控制类工业设备；

Ø 开发板引出 USB OTG、RS232、RS485、CAN 等常用通信接口；

Ø 采用精密工业级 B2B 连接器，占用空间小，稳定性强，易插拔，防反插；

Ø 提供丰富的开发例程，入门简单，支持裸机和 SYS/Bios 操作系统。

图1

XM2837xF-EVM 是一款由深圳信迈基于 SOM-XM2837xF 核心板所设计的高端单/双核浮点开 发板，它为用户提供了 SOM-XM2837xF 核心板的测试平台，用于快速评估 SOM-XM2837xF 核心板的整体性能。

XM2837xF-EVM 底板采用沉金无铅工艺的 4 层板设计，不仅为客户提供系统驱动源码、 丰富的 Demo 程序、完整的软件开发包，以及详细的 TMS320F28x 系统开发文档，还协助 客户进行底板的开发，提供长期、全面的技术支持，帮助客户以最快的速度进行产品的二 次开发，实现产品的快速上市。

2 典型应用领域

• ü 电力电子控制（如 MMC 变流器）
• ü 微电网控制
• ü 电力采集
• ü 电力线通信
• ü 数字电源
• ü 工业驱动器
• ü 伺服电机控制

3 软硬件参数

图 4 Xilinx Spartan-6 FPGA 特性参数

3.1 硬件参数

表 1  MCU端硬件参数

CPU	TI 双核 TMS320F28377D/单核 TMS320F28377S，主频 200MHz，，pin to pin 兼容 双核 TMS320F28379D/单核 TMS320F28379S
ROM	单核 512KByte 双核 1MByte，外扩 4MByte SPI NOR FLASH
RAM	单核：片内 164KByte，外扩 512KByte 16bit SRAM
	双核：片内 204KByte，外扩 512KByte 16bit SRAM
EEPROM	2Kbit，AT24C02C
B2B Connector	2x 100pin 公座，2x 100pin 母座，间距 0.5mm，合高 4.0mm，共 400pin
LED	2x 电源指示灯（底板 1 个，核心板 1 个）
	6x 可编程指示灯（底板 4 个，核心板 2 个）
KEY	3x 可编程输入按键
	1x 复位按键
Ethernet	1x 以太网口(EMIF 外扩 W5300)，10M/100M 自适应
JTAG	14pin TI Rev B JTAG，间距 2.54mm
ADC	1x 24Channel ADC，0-3V，2x 15pin 排针，间距 2.54mm
DAC	1x 3Channel DAC，0.3-3V，2x 15pin 排针，间距 2.54mm
BOOT SET	1x 2bit 启动拨码开关
UART	1x 串口转 USB 调试接口，实现 2 路串口，用于 MCU 端和 FPGA 端调试
	1x RS232 串口
	1x RS485 串口
CAN	2x CAN 总线接口，使用 3 位插拔式接线端子
IO	ePWM、GPIO 等信号，2x 15pin 排针，间距 2.54mm
	eQEP、McBSP、GPIO 等信号，2x 10pin 排针，间距 2.54mm
POWER	1x 12V 2A 直流输入，DC-417 电源接口

表 2 FPGA端硬件参数

CPU	Xilinx Spartan-6 FPGA XC6SLX16-2CSG324I，兼容 XC6SLX9/25/45
ROM	64Mbit QSPI NOR FLASH
Logic Cell	9152/14579/24051/43661
DSP Slice	16/32/38/58
LED	1x PROGRAM 指示灯
	5x 可编辑指示灯(核心板 2 个，底板 3 个)
按键	3x 可编程输入按键
	1x PRG RESET 按键
JTAG	1x 14pin JTAG 接口，间距 2.0mm
IO	2x 48pin 欧式连接器，GPIO 拓展
	1x 50pin IDC3 简易牛角座，间距 2.54mm

3.2 软件参数

表3

DSP 端软件支持	裸机、SYS/BIOS 操作系统
CCS 版本号	CCS6.1
ISE 版本号	ISE14.7

4 开发资料

（1） 提供核心板引脚定义、可编辑底板原理图、可编辑底板 PCB、芯片 Datasheet，缩 短硬件设计周期；

（2） 提供丰富的 Demo 以及程序源码，含 MCU 核间通信例程、MCU 与 FPGA 通信例 程；

（3） 提供完整的平台开发包、入门教程，节省软件整理时间，上手容易。

5 电气特性

核心板工作环境

环境参数	最小值	典型值	最大值
核心板工作温度	-40°C	/	85°C
核心板工作电压	/	3.3V	/
评估板工作电压	/	12V	/

6机械尺寸

表 4

	核心板	评估底板
PCB 尺寸	72mm*44mm	200mm*130mm
固定安装孔数量	4	4

图 6 核心板机械尺寸图

7技术服务

1. 协助底板设计和测试，减少硬件设计失误；
2. 协助解决按照用户手册操作出现的异常问题；
3. 协助产品故障判定；
4. 协助正确编译与运行所提供的源代码；
5. 协助进行产品二次开发；
6. 提供长期的售后服务。

8增值服务

• 主板定制设计
• 核心板定制设计
• 嵌入式软件开发
• 项目合作开发
• 技术培训