基于W5100的DSP快速网络接入技术在动力锂电池测试设备上的应用

基于W5100的DSP快速网络接入技术在动力锂电池测试设备上的应用叶民伟（杭州可靠性仪器厂可靠性所）摘要：介绍一种在动力锂电池测试系统中以W5100网络芯片为基础的DSP技术的总体方案和软硬件设计。文中重点介绍了DSP与W5100芯片接口的设计方法及在动力锂电池测试上的应用。关键词：TMS320F2812；W5100；嵌入式系统；ADS1255；TCP/IP，数据采集与通讯方式引言：新能源动力锂电池面临巨大的市场机遇行业状况：以混合动力、插电式混合动力、纯电动汽车为主要动力方式的新能源汽车发展战略已经成为行业共识，目前各个国家、各大企业、相关配套系统都在为抢占行业的至高点而努力，相关的投资客、消费补贴、税收优惠开始陆续到位。我国的新能源汽车发展被寄以厚望，各个层面都非常重视新能源汽车产业的发展，也非常看好我国新能源汽车的未来，甚至看好其“弯道超车”的前景，占领全球产业的至高点。我们综合各方面信息，预测到2015年新能源汽车将达到千万辆产销量级别，其中HEV和PHEV占主要部分，相应的正极材料年需求超过25万吨。再考虑到新能源大巴、观光车、游艇等方面的需求，动力锂电池会再造一个巨大市场，相关行业机会显著。1．系统总体方案系统框图如图1所示，DSP通过DA转换成模拟信号进入功率板，作为控制恒流恒压电路的基准源，电流电压信号经过TI公司的高精度24位AD1255处理器转换为数字信号后进人DSP，完成数据的采集工作，由系统的模式识别部分决定对采集的数据进行何种处理(如滤波等)，处理后的数据再通过网络协议芯片W5100送往PC进行显示。2．系统硬件电路设计系统的核心芯片选用，TI公司的TMS320F2812，WIZNET公司的W5100，ISSI公司的RAM61LV512，SST公司的FLASH39VF200A，TI公司的模数转换器ADS1255，TMS320F2812(以下简称DSP2812)是TI推出的高性能的定点DSP，最高可以运行在150MHz的主频，并具有外部存储器接口(EMIF：ExternalMemoryInterface)，可以与静态随机存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器(FLASH)、同步突发静态存储器(SBSRAM)和同步动态存储器(SDRAM)等器件进行无缝连接。与其他单片机相比，TMS320F2812具有更加丰富的片内外设。2812具有以下的外设：128K*16FLASH，18K*16SRAM，4K*16BOOTROM，1K*16OTPROM，12路的PWM，，6通道QEP，1通道ECAN等，这些特点使得设计出来的系统具有很高的扩展性，也使得DSP2812非常适合于快速测试设备的开发。3．DSP2812与W5100的接口设计W5100与微处理器芯片的接口方式有3种：直接总线接口模式、间接总线接口模式和SPI模式。其中直接总线接口模式适用于大数据量传输的情况；SPI模式的接口连线较少，适用于数据量不大，传输速率相对较低的情况；间接总线接口模式下的数据传输性能则介于它们两者之间。在本系统中选用直接总线接口模式，以最大限度地提高数据的传输速率。接口方式如图所示：DSP+W5100应用系统框图4．DSP2812与ADS1255的接口设计ADS1255是德州仪器(TI)Burr-Brown产品线推出针对工业应用、具有业界最高性能的模数转换器(ADC)[1-3].其由模拟多路开关(MUX)、输入缓冲器(BUF)、可编程增益放大器(PGA)、四阶Δ-Σ调制器再加一个可编程数字滤波器组成，完美组合了一流的无噪声精度、数据速率以及多种功能，为动力电池的测量提供了高精度解决方案。ADS1255的输入输出线可以直接与DSP的GPIO口进行连接，只需要根据ADS1255相应的时序电路进行简单编程即可。5．DSP2812与W5100软件设计在系统软件部分，首先将端口n初始化为TCP模式START:Sn_MR=0x01;/*setsTCPmode*/Sn_PORT=source_port;/*setssourceportnumber*/Sn_CR=OPEN;/*setsOPENcommand*/if(Sn_SR!=SOCK_INIT){Sn_CR=CLOSE;gotoSTART;}在命令寄存器设置LISTEN命令，涉及到寄存器是。端口n命令寄存器（Sn_CR）Sn_CR=LISTEN;/*listensocket*/if(Sn_SR!=SOCK_LISTEN){Sn_CR=CLOSE;gotoSTART;//checksocketstatus}当接收到远程对端发来的连接请求（SOCK_SYNRECV状态），W5100将回复ACK数据包，并将状态改变成SOCK_ESTABLISHED。该状态可以用以下方法检测到。If(Sn_IR(CONbit)==‘1’)gotoESTABLISHEDstage;/*Inthiscase,iftheinterruptofSocketnisactivated,interruptoccurs.RefertoInterruptRegister(IR),InterruptMaskRegister(IMR)andSocketnInterruptRegister(Sn_IR).*/一旦建立连接，即可以发送和接收数据。具体W5100作为服务器模式的软件框图如下：W5100做为服务器模式的软件设计框图6．总结实践证明，该电池快速测试系统设计简单，工作性能良好，运行稳定可靠，在控制和检测电池的电流，电压，容量，能量以及坡度功率充放电和脉冲充放电的功能上都起到了很好的效果，目前已经产生较大的经济价值。参考文献[1]刘和平，张卫宁，刘林等.《TMS320C28x系列DSP指令和编程指南》,2004.8[2]W5100Datasheet[S].WIZnet.2006[3]TMS320F2812Datasheet[S].TEXASINSTRUMENTS.2007[4]苏奎峰,吕强,耿庆峰.《TMS320F2812原理与开发》［M］.北京:电子工业出版社,2005.[5]张卫宁.《TMS320C28x系列DSP的CPU与外设》［M］.北京:清华大学出版社,2004.