专利名称：基于dsp的多层循环式立体车库控制电路及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种多层循环式立体车库控制电路，特别是一种基基于 DSP的多层循环式立体车库控制电路。
(二)
背景技术：
现代汽车工业的发展和城市现代化水平的不断提高，使得城市交通拥 挤的矛盾日益突出；同时停车场设置的不合理，造成了静态交通混乱现象， 从而进一步加剧了交通拥挤；能否解决城市交通堵塞和停车难的问题，己 成为影响制约城市建设和经济发展的一个重要因素；要解决动态交通问题， 首先要解决静态交通问题；相比于常规的大中型停车场，立体车库以其节 省占地面积、出入库管理方便、存取车省时省力、配置灵活等特点成为了 解决城市"停车难"问题的重要途径和发展方向；在多层循环式立体车库 控制系统中，控制器是其核心部件之一，它通过产生并控制驱动开关器件
的脉冲来控制装置的各种行为，完成所需完成的任务，它的性能直接影响 立体车库存取车的效率。
目前，国内外已有的立体车库仍然采用常规的PLC作为控制核心，虽 然能满足各种类型立体车库的运动控制，但是随着用户需求的不断提高和 扩大，立体车库逐渐向智能化、人性化的方向发展，对立体车库的可靠性、
控制精度和速度都提出了更高的要求，从而对控制芯片的性能也提出更高 要求；PLC在立体车库的实际应用中所存在的问题也越来越多的显现出来； 具体表现在运行速度和生产的成本两个方面；在运行速度方面，PLC的运算 速度只能达到US (微秒)级，这使得PLC已经逐渐地不能满足立体车库对 控制芯片的要求了；在生产成本方面，立体车库需要的I/0点数比较多， 如果用PLC的控制方法，生产成本将会很高，这对于降低立体车库的存取 车的成本来说是一个严峻的挑战；如何解决这两方面的问题，关系到立体 车库将来的发展方向。
(三)
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于DSP的多层循环式立体车库控制电 路，它结合高性能的信号处理器和先进的控制算法，构造出一种新型多层 循环式立体车库控制装置，以获得快速准确存取车的控制效果，同时降低了立体车库的生产成本和运行费用，大大提高了立体车库同常规停车库的 市场竞争力。
本发明的技术方案基于DSP的多层循环式立体车库控制电路，其特
征在于它是由DSP主处理器、CPLD计数和译码电路、光耦隔离装置、 码盘传感器、功率放大器以及执行机构所组成；其中，DSP主处理器输入 端双向串联光耦隔离装置和CAN收发器后连接CAN总线；DSP主处理器 输出端串联光耦隔离装置和功率放大器后连接到执行机构，执行机构串联 码盘传感器、光耦隔离、CPLD计数和译码电路后连接到DSP主处理器。
上述所说的DSP主处理器各主要接口与外部的连接关系为外部时钟 信号输入端口 CLKIN与外部频率为10MHz的时钟脉冲发生器相连，经过内 部锁相环(PLL)倍频后为电路提供40MHz的工作时钟；为输入时钟提供滤波 功能的接口 PIJJF和接口 PILF2连接到外部LC滤波电路；用来检测拖车板 的零位的外部中断输入端口 XINT1接收CPLD提供的外部中断信号；夕卜部复 位端口 RS连接用于对外部输入电压进行监视的外部看门狗电路，当电压超 出规定值时向DSP主处理器发送复位信号使DSP主处理器复位；用于从外 部存储器中读取执行控制算法时需要的各种参数的SPICLK、 SPI—S0MI、 SPISIM0和B00TEN为串行端口 ，与外部存储器相连；D0 D15为16位数据 总线，与CPLD相连，接收CPLD计数器提供的数据；A0 A15为16位地址 总线，IS、 WE、 RD、 STRB为外部控制总线，都与CPLD连接，共同对整个电 路提供各种译码和控制；CANRX和CANTX为通信端口，通过光耦隔离与CAN 总线收发器相连，最后连接到通信总线上，与主控计算机交互信息；PWM0 PWMn为多路PWM控制脉冲输出端口 ，输出的P丽脉冲控制信号经过光耦隔 离和功率放大后送执行机构控制各拖车板的运行；用来对DSP主处理器进 行仿真和调试的TRST、 TMS、 TDI、 TDO、 TCK、 E画和EMU1为调试端口， 与外部标准JTAG调试接口相连；用于实现CAN总线通信的DSP主处理器内 部自带的CAN控制器模块，其所需的PWM控制脉冲由两个事件管理器中的 多路PWM脉冲发生器产生。
上述所说的CPLD计数和译码电路各接口与外部的连接关系为 PHASElA PHASEnA和PHASElB PHASEnB为多对码盘脉冲信号输入端口 ，接 收码盘脉冲信号并进行计数；PHASE1A与PHASE1B为一对输入端，PHASEnA 与PHASEnB为一对输入端，以此类推；SWITCH1 SWITCI-In为各拖车板零 位检测输入端口；用于把计数结果送给DSP主处理器D0 D15为16位数据 端口，与DSP主处理器的数据总线相连；用于完成各种控制和译码功能的A0 A15和IS、 WE、 RD、 STRB等端口分别与DSP主处理器相应端口连接， 接收DSP主处理器的地址和控制信号；TMS、 TDI、 TDO、 TCK各端口分别与 外部标准连接。
上述所说的CPLD计数和译码电路中的所有计数器的信号引脚说明为 Phase a、 Phase b分别为码盘传感器的两路脉冲输入信号，即计数的对象； Clear为CPLD内部译码后产生清零信号；Read为CPLD内部译码产生的DSP 主处理器读计数器值信号，该位有效时把计数结果Q[]送给DSP主处理器。
上述所说的码盘传感器釆用的是型号为IT236的码盘传感器，它把拖 车版的位置信息转换成两路宽度相同但相位差9(T的脉冲信号，脉冲的数 目与拖车板运动的距离成正比，相位差的符号代表拖车板运动的方向，通 过对两路脉冲进行计数得到拖车板的实际位置。
一种上述基于DSP的多层循环式立体车库控制电路的工作方法，其特征 在于它包括以下阶段
(1) 采集拖车板信息阶段执行机构通过与拖车板接触的码盘传感器 把拖车板的位置信息转换成两路宽度相同但相位差9(T的脉冲信号；当每
个拖车板经过自己的零位时，由执行机构内的光电零位检测开关向CPLD 输出一脉冲信号；其中，脉冲的数目与拖车板运动的距离成正比，相位差 的符号代表拖车板运动的方向；
(2) 光耦隔离及CPLD脉冲计数阶段脉冲信号经过光耦隔离装置隔 离后，传送到CPLD计数和译码电路中的CPLD脉冲计数器，CPLD对各零 位脉冲信号进行处理，然后由其XINT1端口以外部中断的方式将经CPLD 译码后的信号送到DSP主处理器，从而通过对两路脉冲进行计数从而得到 拖车板的实际位置；
(3) DSP主处理器处理阶段DSP主处理器运行中断服务子程序对接 收到的拖车板位置信息进行计算和分析，并结合主控计算机的控制命令产 生相应的PWM脉冲控制信号，是哪一个拖车板就给哪一个计数器发送清零 控制信号，如果是伪信号则不作理会。
(4) DSP主处理器执行阶段DSP主处理器产生的PWM脉冲控制信 号，经过光耦隔离和功率放大后传送到执行机构，控制拖车板的运行；同 时，DSP主处理器先进行光耦隔离以提高精度，然后通过CAN总线收发器 连接到CAN总线上。
本发明的工作原理为DSP轮流读取每个计数器中的数值，并与主控 计算机的控制命令进行比较，使用PD等算法计算出需要的控制信号，利用DSP内部自带的PWM脉冲信号发生器产生需要的P鹏營h沖控制信号送相应执 行机构，对拖车板进行控制，同时把拖车板的运行情况通过CAN总线上传 给主控计算机，主控计算机再产生新的控制命令，如此进行下去，就可以 完成规定的控制任务。
DSP的软件开发是在其专用的集成开发环境CCS(Code Composer Stu— dio)中编译好程序，用一根下载线通过标准的JTAG接口就可以把程序烧录 到DSP的程序存储器中，然后完成各种仿真和调试功能。
由于CPLD的引脚极其灵活，用户可'以根据需要任意选取和配置，这就 大大提高了设计的灵活性，同时降低了电路板布线的复杂程度；同时，CPLD 支持多种输入方法，用户只需在专用的开发软件上使用自己熟悉的编程语 言编译出需要的软件，然后使用专用的下载线把程序下载到CPLD中，就可 以进行在线修改和调试，而且大部分设计和优化工作可由软件自动完成， 开发简单，使用方便。
本发明的优越性在于①利用高性能数字信号处理芯片和先进的控制 算法，实现对多层循环式立体车库的控制，以获得快速准确存取车的控制 效果，可在很大程度上提高立体车库的运行速度和控制精度，同时降低了 立体车库的生产成本和运行费用，大大提高了立体车库同常规停车库的市 场竞争力；②由于DSP在运行速度、生产成本、控制性能、功能扩展等方 面具有'PLC无法超越的优势，使得DSP外扩CPLD会逐渐取代PLC成为现代 电子智能化立体车库控制部分的主流；③DSP和CPLD的软件功能实现过程 开发简单，使用方便。
(四)
附图1为本发明所涉一种基于DSP的多层循环式立体车库控制电路的 总体结构示意图。
附图2为本发明所涉一种基于DSP的多层循环式立体车库控制电路的 DSP主处理器与外部电路的主要接口示意图。
附图3为本发明所涉一种基于DSP的多层循环式立体车库控制电路的 C LD连接示意图-。
附图4为本发明所涉一种基于DSP的多层循环式立体车库控制电路的 单个计数器示意图。
(五)
具体实施例方式
实施例 一种基于DSP的多层循环式立体车库控制电路(见附图l)，其
特征在于它是由DSP主处理器、CPLD计数和译码电路、光耦隔离装置、码盘传感器、功率放大器以及执行机构戶斥组成；其中，DSP主处理器输入 端双向串联光耦隔离装置和CAN收发器后连接CAN总线；DSP主处理器 输出端串联光耦隔离装置和功率放大器后连接到执行机构，执行机构串联 码盘传感器、光耦隔离、CPLD计数和译码电路后连接到DSP主处理器。
上述所说的DSP主处理器各主要接口与外部的连接关系为(见附图2): 外部时钟信号输入端口 CLKIN与外部频率为10MHz的时钟脉冲发生器相连， 经过内部锁相环(PLL)倍频后为电路提供40MHz的工作时钟；为输入时钟提 供滤波功能的接口 PIJJF和接口 PILF2连接到外部LC滤波电路；用来检测 拖车板的零位的外部中断输入端口 XINT1接收CPLD提供的外部中断信号； 外部复位端口 RS连接用于对外部输入电压进行监视的外部看门狗电路，当 电压超出规定值时向DSP主处理器发送复位信号使DSP主处理器复位；用 于从外部存储器中读取执行控制算法时需要的各种参数的SPICLK、 SPI— S0MI、 SPISIM0和B00TEN为串行端口，与外部存储器相连；D0 D15为16 位数据总线，与CPLD相连，接收CPLD计数器提供的数据；A0 A15为16 位地址总线，IS、 WE、 RD、 STRB为外部控制总线，都与CPLD连接，共同对 整个电路提供各种译码和控制；CANRX和CANTX为通信端口，通过光耦隔离 与CAN总线收发器相连，最后连接到通信总线上，与主控计算机交互信息； P丽0 PWMn为多路PWM控制脉冲输出端口 ，输出的PWM脉冲控制信号经过 光耦隔离和功率放大后送执行机构控制各拖车板的运行；用来对DSP主处 理器进行仿真和调试的TRST、 TMS、 TDI、 TDO、 TCK、 EMUO和EMU1为调试 端口，与外部标准JTAG调试接口相连；用于实现CAN总线通信的DSP主处 理器内部自带的CAN控制器模块，其所需的PWM控制脉冲由两个事件管理 器中的多路PWM脉冲发生器产生。
上述所说的CPLD计数和译码电路各接口与外部的连接关系(见附图3) 为PHASElA PHASEnA和PHASElB PHASEnB为多对码盘脉冲信号输入端.口 ， 接收码盘脉冲信号并进行计数；PHASE1A与PHASE1B为一对输入端，PHASEnA 与PHASEnB为一对输入端，以此类推；SWITCH1 SWITCI-In为各拖车板零 位检测输入端口；用于把计数结果送给DSP主处理器D0 D15为16位数据 端口，与DSP主处理器的数据总线相连；用于完成各种控制和译码功能的 A0 A15和IS、 WE、 RD、 STRB等端口分别与DSP主处理器相应端口连接， 接收DSP主处理器的地址和控制信号；TMS、 TDI、 TDO、 TCK各端口分别与 外部标准连接。上述所说的CPLD计数和译码电路中的所有计数器的信号引脚说明(见 附图4)为Phase a、 Phase b分别为码盘传感器的两路脉冲输入信号， 即计数的对象；Clear为CPLD内部译码后产生清零信号；Read为CPLD内 部译码产生的DSP主处理器读计数器值信号，该位有效时把计数结果q[] 送给DSP主处理器。
上述所说的码盘传感器(见附图1)采用的是型号为IT236的码盘传感 器，它把拖车版的位置信息转换成两路宽度相同但相位差90°的脉冲信号， 脉冲的数目与拖车板运动的距离成正比，相位差的符号代表拖车板运动的 方向，通过对两路脉冲进行计数得到拖车板的实际位置。
一种上述基于DSP的多层循环式立体车库控制电路的工作方法，其特征 在于它包括以下阶段
(1) 采集拖车板信息阶段执行机构通过与拖车板接触的码盘传感器
把拖车板的位置信息转换成两路宽度相同但相位差9(T的脉冲信号；当每
个拖车板经过自己的零位时，由执行机构内的光'电零位检测开关向CPLD 输出一脉冲信号；其中，脉冲的数目与拖车板运动的距离成正比，相位差 的符号代表拖车板运动的方向；
(2) 光耦隔离及CPLD脉冲计数阶段脉冲信号经过光耦隔离装置隔 离后，传送到CPLD计数和译码电路中的CPLD脉冲计数器，CPLD对各零 位脉冲信号进行处理，然后由其XINT1端口以外部中断的方式将经CPLD 译码后的信号送到DSP主处理器，从而通过对两路脉冲进行计数从而得到 拖车板的实际位置；
(3) DSP主处理器处理阶段DSP主处理器运行中断服务子程序对接 收到的拖车板位置信息进行计算和分析，并结合主控计算机的控制命令产 生相应的PWM脉冲控制信号，是哪一个拖车板就给哪一个计数器发送清零 控制信号，如果是伪信号则不作理会。
(4) DSP主处理器执行阶段DSP主处理器产生的PWM脉冲控制信 号，经过光耦隔离和功率放大后传送到执行机构，控制拖车板的运行；同 时，DSP主处理器先进行光耦隔离以提高精度，然后通过CAN总线收发器 连接到CAN总线上。
权利要求
1、一种基于DSP的多层循环式立体车库控制电路，其特征在于它是由DSP主处理器、CPLD计数和译码电路、光耦隔离装置、码盘传感器、功率放大器以及执行机构所组成；其中，DSP主处理器输入端双向串联光耦隔离装置和CAN收发器后连接CAN总线；DSP主处理器输出端串联光耦隔离装置和功率放大器后连接到执行机构，执行机构串联码盘传感器、光耦隔离、CPLD计数和译码电路后连接到DSP主处理器。
2、根据权利要求1所说的一种基于DSP的多层循环式立体车库控 制电路，其特征在于所说DSP主处理器各主要接口与外部的连接关系为 外部时钟信号输入端口 CLKIN与外部频率为10MHz的时钟脉冲发生器相 连，经过内部锁相环(PLL)倍频后为电路提供40MHz的工作时钟；为输入 时钟提供滤波功能的接口 PIJJF和接口 PILF2连接到外部LC滤波电路； 用来检测拖车板的零位的外部中断输入端口 XINT1接收CPLD提供的外部 中断信号；外部复位端口 RS连接用于对外部输入电压进行监视的外部看 门狗电路，当电压超出规定值时向DSP主处理器发送复位信号使DSP主 处理器复位；用于从外部存储器中读取执行控制算法时需要的各种参数 的SPICLK、 SPI—S0MI、 SPISIM0和B00TEN为串行端口，与外部存储器 相连；D0 D15为16位数据总线，与CPLD相连，接收CPLD计数器提供 的数据；A0 A15为16位地址总线，IS、 WE、 RD、 STRB为外部控制总线， 都与CPLD连接，共同对整个电路提供各种译码和控制；CANRX和CANTX 为通信端口，通过光耦隔离与CAN总线收发器相连，最后连接到通信总 线上，与主控计算机交互信息；PWMO PWMn为多路PWM控制脉冲输出端 口 ，输出的PWM脉冲控制信号经过光耦隔离和功率放大后送执行机构控 制各拖车板的运行；用来对DSP主处理器进行仿真和调试的TRST、 TMS、 TDI、 TDO、 TCK、 EMUO和EMU1为调试端口 ，与外部标准JTAG调试接口 相连；用于实现CAN总线通信的DSP主处理器内部自带的CAN控制器模 块，其所需的PWM控制脉冲由两个事件管理器中的多路PWM脉冲发生器 产生。
3、根据权利要求1所说的一种基于DSP的多层循环式立体车库控制 电路，其特征在于所说的CPLD计数和译码电路各接口与外部的连接关系 为PHASElA PHASEnA和PHASElB PHASEnB为多对码盘脉冲信号输入端口，接收码盘脉冲信号并进行计数；PHASE1A与PHASE1B为一对输入 端，PHASEnA与PHASEnB为一对输入端，以此类推；SWITCH1 SWITCI-In 为各拖车板零位检测输入端口；用于把计数结果送给DSP主处理器D0 D15为16位数据端口，与DSP主处理器的数据总线相连；用于完成各种 控制和译码功能的A0 A15和IS、 WE、 RD、 STRB等端口分别与DSP主处 理器相应端口连接，接收DSP主处理器的地址和控制信号；TMS、 TDI、 TDO、 TCK各端口分别与外部标准连接。
4、 根据权利要求1所说的一种基于DSP的多层循环式立体车库控制 电路，其特征在于所说的CPLD计数和译码电路中的所有计数器的信号引 脚说明为Phase a、 Phase b分别为码盘传感器的两路脉冲输入信号， 即计数的对象；Clear为CPLD内部译码后产生清零信号；Read为CPLD 内部译码产生的DSP主处理器读计数器值信号，该位有效时把计数结果 q[]送给DSP主处理器。
5、 根据权利要求1所说的一种基于DSP的多层循环式立体车库控制 电路，其特征在于所说的码盘传感器采用的是型号为IT236的码盘传感 器，它把拖车版的位置信息转换成两路宽度相同但相位差卯。的脉冲信 号，脉冲的数目与拖车板运动的距离成正比，相位差的符号代表拖车板 运动的方向，通过对两路脉冲进行计数得到拖车板的实际位置。
6、 一种基于DSP的多层循环式立体车库控制电路，其特征在于它包括以下阶段-(1) 采集拖车板信息阶段执行机构通过与拖车板接触的码盘传感 器把拖车板的位置信息转换成两路宽度相同但相位差90°的脉冲信号； 当每个拖车板经过自己的零位时，由执行机构内的光电零位检测开关向 CPLD输出一脉冲信号；其中，脉冲的数目与拖车板运动的距离成正比， 相位差的符号代表拖车板运动的方向；(2) 光耦隔离及CPLD脉冲计数阶段脉冲信号经过光耦隔离装置 隔离后，传送到CPLD计数和译码电路中的CPLD脉冲计数器，CPLD对 各零位脉冲信号进行处理，然后由其XINT1端口以外部中断的方式将经 CPLD译码后的信号送到DSP主处理器，从而通过对两路脉冲进行计数 从而得到拖车板的实际位置；(3) DSP主处理器处理阶段DSP主处理器运行中断服务子程序对 接收到的拖车板位置信息进行计算和分析，并结合主控计算机的控制命令产生相应的PWM脉冲控制信号，是哪一个拖车板就给哪一个计数器 发送清零控制信号，如果是伪信号则不作理会。(4) DSP主处理器执行阶段DSP主处理器产生的PWM脉冲控制 信号，经过光耦隔离和功率放大后传送到执行机构，控制拖车板的运行; 同时，DSP主处理器先进行光耦隔离以提高精度，然后通过CAN总线 收发器连接到CAN总线上。
全文摘要
一种基于DSP的多层循环式立体车库控制电路，其特征在于它是由DSP主处理器、CPLD计数和译码电路、光耦隔离装置、码盘传感器、功率放大器以及执行机构所组成；工作方法包括①采集拖车板信息阶段；②光耦隔离及CPLD脉冲计数阶段；③DSP处理阶段；④DSP输出控制信息阶段；本发明的优越性在于利用高性能DSP芯片和先进的控制算法，在很大程度上提高了立体车库的运行速度和控制精度，同时降低了立体车库的生产成本和运行费用，大大提高了立体车库的市场竞争力；由于DSP在运行速度、生产成本、控制性能、功能扩展等方面具有PLC无法超越的优势，使得DSP外扩CPLD会逐渐取代PLC成为现代电子智能化立体车库控制部分的主流；DSP和CPLD的软件功能实现过程开发简单，使用方便。
文档编号G05B19/042GK101419440SQ20081015279
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月3日 优先权日2008年11月3日
发明者丰美丽, 刘增高, 周雪松, 张海涛, 邵宝福, 马云斌, 马幼捷, 鸣 齐 申请人:天津理工大学