摘  要：以经典和现代控制理论与数字信号处理器DSP技术与嵌入式技术相结合的微机励磁调节器，在计算速度、抗电磁干扰、可靠性等方面有了极大的改进。本文介绍了采用最新的ARM技术的同步发电机的自动励磁调节系统的基本原理，并进一步给出了该装置主要的硬件、软件组成及系统特点和运行流程，该系统已经运用于WKKL系统，取得了很好的经济效果，具有很好的推广价值。

　　关键词: 励磁调节装置;  ARM;   Linux ;  嵌入式 

　　0．  前言

　　励磁系统发电机组重要的辅助装置，它对发电厂的自动化、发电机组运行的可靠性有着重要作用。随着科学技术发展，励磁方式已从直流电机励磁系统发展到可控硅励磁控制工程网版权所有，自动调节器从原来的模拟式发展到微机数字式。

　　本文所研究的励磁调节装置，它是以经典和现代控制理论与数字信号处理器DSP技术与嵌入式技术相结合的微机励磁调节器。它继承了过去的微机励磁调节器的全部调节、控制及限制保护功能，同时在计算速度、抗电磁干扰、可靠性等方面有了极大的改进，有效保证整个系统调节、控制功能的实现;

　　1．励磁调节器的组成原理

　　图一  励磁调节系统原理图

　　所示为自并励励磁调节器系统的组成图，机自身向可控硅整流桥供电，AVR装置根据采集的数据经PI或PID计算得到数据控制量，经过比较电路产生触发脉冲，调节可控硅导通角的大小，使机端电压保持在恒定值，从而最终达到控制的目的。

　　该系统主要由微机励磁调节器；电气制动停机装置等分组成。采用两套相同的控制器冗余配置控制工程网版权所有,物理通道相互独立,每个通道基本包括:电源系统、主机板、采样板、模拟量输入输出板(A/D,D/A) 、开关量输入输出板、脉冲形成及放大板等。

　　2．  嵌入式系统部分

　　2．  1嵌入式硬件单元

　　ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了高性能、耗能低的RISC处理器,具有性能高、成本低和能耗省的特点。应用于多种嵌入式领域，配备Thumb扩展、调试和Harvard总线。5级流水线提高了时钟频率和并行处理能力。集成有串口，USB  Host 控制器控制工程网版权所有，LCD控制器控制工程网版权所有，Nand Flash控制器控制工程网版权所有，IDE， PCMCIA 等多种功能。32K FRAM.最高分辨率1024X768X32芯片,内置以太网控制器控制工程网版权所有，片上资源丰富。

　　本系统中管理单元是以ARM9为内核,串行并行接口芯片,D/A转换器等硬件,负责管理液晶、对外通讯、打印、录波分析。大大增加了系统通信、后台管理、远程维护等附加功能，可以运行操作系统以及QT等应用程序，具有比较强的事务管理功能。

　　控制单元是以DSP为内核,负责脉冲形成、AD转换、数据运算等。 DSP由于其特殊的结构、专门的硬件乘法器和特殊的指令，使其能快速地实现各种数字信号处理及满足各种高实时性要求。其优势在于其强大的数据处理能力和较高的运行速度。

　　本系统采用ARM和DSP芯片的双核嵌入式系统，充分利用了ARM和DSP的各自特点进行协同开发。 DSP作为控制部分，可以充分发挥其对数字信号处理的独特优势；ARM作为管理部分，则发挥其前台显示通讯管理的优势，使前台部分相对独立，减少主CPU负担；即使发生故障，对后台主程序不产生影响，相应增强了整个设备冗错能力。二者通过HPI进行实时数据透明交换。

　　图二  ARM+DSP嵌入式硬件图

　　2．2 嵌入式操作系统选择

　　在ARM 芯片上可以实现多种操作系统的移植,比如Window-CE、VXWorks等,由于Linux具有以下特点: 1)开放的源码,丰富的软件资源；2)内核功能强大,性能高效、稳定,多任务易于裁减； 3)完善的网络通信、图形、文件管理机制；4)支持大量的周边硬件设备； 5) 价格低廉可以有效降低产品成本。基于开发成本考虑,最后选用了ARM-Linux系统。

　　2．3 ARM 与 DSP连接

　　HPI是一个并行串口，ARM通过它可以之间访问DSP存储空间以及地址映射道存储空间的外围设备。HPI主要由地址寄存器HPIA，数据寄存器HPID,以及控制寄存器HPIC组成，ARM先通过对控制寄存器和地址寄存器设置，然后根据控制信号进行对数据寄存器读写操作。ARM处理器在与HPI的读/写前，首先要完成自身工作模式等一系列初始化，其源代码如下：

　　SYSCFG=0xeTffe22；/*关掉ARM中Cache*/

　　EXTDBWTH=0K0ffff556; /*使外部I