双口RAM通讯在电机控制中的应用

引言

在冶金行业中，绝大部分控制信息的传递基本上都是依靠总线进行的，通过总线还可以实现对各个生产加工环节的实时监控，所以总线技术无处不在，其中VME计算机因其支持多个CPU，64位的寻址和数据传输能力，IEC 297 欧卡标准，机械性能可靠和稳定，并具有可靠的接插件，带电热插拔，多厂商支持等优点得到广泛应用。这里介绍一个用双口RAM实现变频器和VME通讯的实际例子。

1 总体结构

如图所示，整个通讯由三部分组成：DSP，VME双口RAM。

1.1 DSP部分

这部分是整个电机控制系统的核心。DSP主要被用来产生控制电机的PWM脉冲，本项目使用的芯片是德州仪器的TMS320LF2407A芯片，它内部有两个事件管理器，可以最多生成12路脉冲信号；集成了高性能的10位ADC、SCI、SPI、CAN等模块，真正实现了单芯片控制，性能稳定，功能强大。

1.2 VME总线

VME总线，Motorola公司1981年推出的32位工业开放标准总线，主要应用于工业控制现场，实现数据的高速采集，总线上设备之间的实时通讯等。VME总线的插板一般有两种尺寸，一种是3U高度的带一个总线接口J1，另一种是6U高度的带2个总线接口J1、J2。一般每块VME总线的插板上的接口J1、J2都有96针，每一个接口都是3排，按A、B、C排列，每排32针，J1一般用于直接与VME总线相连，J2的中间列用于扩展地址总线或数据总线，另外两列可由用户定义及I/O、磁盘驱动及其他外设等。

1.3 双口RAM

双口RAM具有两套完全独立的数据线、地址线、读/写控制线，允许两个CPU对双端口存储器的同一单元进行同时存取；具有两套完全独立的中断逻辑来实现两个CPU之间的握手控制信号；具有两套独立的“忙”逻辑，保证两个CPU同时对同一单元进行读/写操作的正确性；兼容性强，读/写时序与普通单端口存储器完全一样，存取速度完全满足各种CPU的要求。这些特点使得双口RAM能够胜任一些要求高速度，实时通讯的场合。

双口RAM有两套相互独立的存储电路，两者通过控制仲裁电路相互连接。以IDT7024为例，该芯片是4K*16的静态存储器，典型功耗750mW，最大存取时间有15/17/20/25/35/55ns，可采用中断、忙逻辑、旗语三种方式来协调信息交换的双方。

2 硬件组成

2.1 DSP部分

使用TMS320LF2407A芯片，为了和双口RAM 连接，应将DSP的16位数据线和12位地址线引出,另外还有控制信号线：DS、R/W。

2.2 VME总线

这里使用VMIC公司的标准6U机箱，含J1，J2两个总线接口，只使用J1进行通讯。

2.3 双口RAM

双口RAM有两套相互独立的地址和数据线，将它们分别和DSP、VME总线的地址和数据线相连，并把J1和DSP的控制信号线连到GAL上面，对双口RAM进行逻辑控制，如下图所示：

3 通讯流程

这里我们把VME作为主设备，DSP作为从设备，DSP的读写操作都受到VME的控制。需要注意的是，对同一个地址不能同时写或者一边写一边读，防止产生写入和读取错误的数据，以下分别是读写通讯的流程图：

如果VME向双口RAM中“写入”数据，首先需要判断写入数据的区域有没有正在被DSP端“读”或者“写”，可以通过“旗语标志位”进行判断，判断DSP并没有对该区域进行操作的时候，VME获得该区域的控制权，并置“旗语标志位”。写完数据，VME向DSP端的中断标志位写入数据，这样，双口RAM便会产生DSP中断信号，提示DSP读取数据。

如果VME从双口RAM中“读”数据，首先需要判断读数据的区域有没有正在被DSP端“写”，可以通过“旗语标志位”进行判断，判断DSP并没有对该区域进行操作的时候，VME就可以从该区域读取数据。