軟件設計 - 基于FPGA的VRLA蓄電池測試系統(tǒng)設計

3、 軟件設計
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　　系統(tǒng)軟件采用模塊化設計，底層固件程序由VHDL語言編程的若干子程序塊組成，包括主??? 控制程序，數(shù)據(jù)采集子程序，超限判斷及報警子程序，USB端點通信子程序，中斷處理子程序；上位機應用程序在Visual Basic環(huán)境下開發(fā)，可完成圖表打印，圖 形保存，曲線顯示，歷史數(shù)據(jù)回放等管理功能。

3.1? 主控制程序
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　　用于完成FPGA及外部模塊的上電自檢和初始化，初始化flash存儲器，SRAM工作區(qū)，A/D轉換器及差動模擬采樣通道設置、USB端口及周邊接口的上電復位。初始化將對初始狀態(tài)給予設定，包括定時器、中斷器的開放等。其中外部中斷用于響應鍵盤信號及USB口中斷響應與上位機通信等操作。
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3.2? USB控制端點中斷服務程序流程圖
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　　USB控制端點中斷服務程序功能是在USB通信口發(fā)出中斷響應后把當前選定的單節(jié)蓄電池的電壓、溫度等數(shù)據(jù)存入相應數(shù)據(jù)區(qū)，為系統(tǒng)顯示、報警、通信等功能提供原始數(shù)據(jù)，之后根據(jù)用戶設置的蓄電池組數(shù)、每組蓄電池節(jié)數(shù)及設定電壓、溫度值，將原始數(shù)據(jù)作相應修正即可在上位機應用程序處顯示每組蓄電池的單節(jié)電池電壓及整體蓄電池的電壓、溫度、內阻曲線。

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　　???????????????????????? 圖3 USB控制端點中斷服務程序流程圖
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3.3? USB控制端點通信建立初始化程序
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　　參考Philips公司PDIUSBD12數(shù)據(jù)手冊，PDIUSBD12的命令字分為三種：初始化命令字、數(shù)據(jù)流命令字和通用命令字，F(xiàn)PGA先給PDIUSBD12的命令地址發(fā)命令，根據(jù)不同命令的要求再發(fā)送或讀出不同的數(shù)據(jù)。因此，可以將每種命令做成函數(shù)，用函數(shù)實現(xiàn)各個命令，以后直接調用相關函數(shù)即可。FPGA內部USB控制端點與PDIUSBD12通信初始化程序清單：

??? constant D12_CONNECT_DATA: REG8x8:=???????????????? //配置命令和數(shù)據(jù)

　　( D12_COMMAND_SET_DMA,????????????????????????????? //設置DMA命令

　　D12_DMA,????????????????????????????????????????? //發(fā)送命令數(shù)據(jù)

　　D12_COMMAND_SET_MODE,????????????????????????????? //發(fā)送設置模式命令

　　D12_MODE_CONFIG,????????????????????????????????? //發(fā)送模式設置

　　D12_MODE_CLOCK_DIV,?????????????????????????????? //發(fā)送分頻率模式

　　oth ers => X00 );

　　constant D12_CONNECT_DATA_TYPE: REG8x1:=???????????? //命令、數(shù)據(jù)執(zhí)行順序

　　( D12_COMMAND,

　　D12_DATA,????????????????????????????????????????? //發(fā)送數(shù)據(jù)

　　D12_COMMAND,

　　D12_DATA,????????
;?????????????????????????????????? //發(fā)送數(shù)據(jù)

　　others => 0 );?

　　constant D12_CONNECT_DATA_LENGTH: INTEGER8 := 5;???? //配置參數(shù)總長度

　　constant D12_EP0_ACK_DATA: REG8x8:=????????????????? //配置0斷點命令

　　(?? D12_COMMAND_SEL_EP0_OUT,??????????????????????? //發(fā)送0斷點選擇

　　D12_COMMAND_ACK_SETUP,????????????????????????? //確認建立
???
??? D12_COMMAND_CLEAR_EP_BUFFER,??????????????????? //清寄存器

　　D12_COMMAND_SEL_EP0_IN,???????????????????????? //接收0斷點選擇

　　D12_COMMAND_ACK_SETUP,????????????????????????? //確認建立

　　others => X00? );

　　constant D12_EP0_ACK_DATA_LENGTH: INTEGER8 := 5;??? //配置0斷點總長度

　　constant ep0_ack_data: REG8x8 := D12_EP0_ACK_DATA;? //發(fā)送0斷點數(shù)據(jù)

4、 結語
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　　基于FPGA的VRLA蓄電池測試系統(tǒng)充分利用固件編程調試靈活，開發(fā)成本低，片上資源豐富等優(yōu)勢，能方便的實現(xiàn)多組輸入模擬量的擴展。可實現(xiàn)對單體電壓0~15V、整組電壓0~500V，電壓測量精度：±0.5%；溫度測量范圍：-20℃~+80℃；內阻測試范圍：0~99mΩ等高精度的參數(shù)測量。
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