來源：現(xiàn)代電子技術(shù) 作者：王學龍 宋汐瑾

    摘　要：磁存儲設備（主要指微型硬磁盤）是應用廣泛的信息存儲器件，研究微型盤的抗振動、沖擊的控制技術(shù)對于在惡劣環(huán)境下工作的硬盤和便攜式計算機具有重要意義。本文在確立采用外加固主動控制方案的基礎(chǔ)上，提出了數(shù)字主動控制系統(tǒng)的設計思路，并且實現(xiàn)了以dsp為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)的軟、硬件設計方案。

    關(guān)鍵詞：微型盤；主動控制系統(tǒng)；數(shù)字信號處理器；數(shù)據(jù)存儲

    1　引　言

    對數(shù)據(jù)存儲業(yè)來說，磁盤驅(qū)動器生產(chǎn)商通過增加磁道密度（以每英寸的磁道數(shù)為單位）和磁盤轉(zhuǎn)速（以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為單位）來擴大計算機硬盤驅(qū)動器的容量和改善其性能。隨著磁密度的增加，兩相鄰磁道間的距離變小了。因此，所允許的讀／寫頭和磁道的偏離誤差，即磁盤驅(qū)動器業(yè)內(nèi)所說的誤定位，也相應的降低了，這樣硬盤很容易受到傷害。他的工作原理決定其必須使用抗惡劣環(huán)境加固技術(shù)，而且主要針對機械物理環(huán)境和氣候環(huán)境實施加固。對磁盤存儲設備來說，機械物理環(huán)境中最為惡劣的是振動、沖擊環(huán)境。本文采用了外加固主動控制理論與技術(shù)，將電磁主動控制技術(shù)用于計算機外部設備（微型盤）的振動沖擊外加固，并且構(gòu)建了以dsp 為硬件平臺的數(shù)字主動控制系統(tǒng)［1］。

    2　數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件設計

    從1982年ti（美國德州儀器公司）推出通用可編 程dsp芯片以來，dsp技術(shù)取得了迅猛的發(fā)展。目前dsp芯片市場中，主要由ti，adi，at＆t和motorola公司占據(jù)。本文綜合實際要求，采用一款由ti公司生產(chǎn)的新型16位定點dsp芯片：tms320f243［2］，他集成了a／d，pwm調(diào)制等幾種先進外設，特別適于對電機的數(shù)字化控制。

    2．1　控制系統(tǒng)原理

    數(shù)字信號處理器（dsp）具有實時信號處理能力和強大的運算功能。該系統(tǒng)的工作原理是基礎(chǔ)加速度傳感器拾取基礎(chǔ)振動沖擊加速度信號，然后送入前置放大器，由dsp將電荷放大器輸出信號經(jīng)a／d采樣后，完成對信號的一次積分（轉(zhuǎn)換為速度信號）和二次積分（轉(zhuǎn)換為位移信號）運算，將兩次積分結(jié)果做求和運算，再將結(jié)果經(jīng)d／a轉(zhuǎn)換后輸入到功率放大器，最后將功率放大器輸出信號以控制電壓的形式加在執(zhí)行機構(gòu)上，執(zhí)行機構(gòu)會產(chǎn)生相應的作動力來抵消來自基礎(chǔ)的振動和沖擊。由于dsp片內(nèi)集成了10 b的a／d，所以可直接將模擬信號與dsp相接，圖1是整個數(shù)字控制系統(tǒng)的原理框圖。的dac7611。由于dsp內(nèi)部10 b a／d的電壓輸入范圍為0～5 v，輸入信號經(jīng)a／d轉(zhuǎn)換后由數(shù)值0～1 023（十進制數(shù)）來分別對應0～5 v的電壓信號。所以dsp的輸入信號已不是正負對稱信號，并且系統(tǒng)中dac7611的輸出范圍為0～4．095 v，而系統(tǒng)后級***放的輸入應是零均值的，所以需要對dac輸出信號利用運算放大器進行電平變換。

    另外，dac7611對于時鐘信號的要求非常嚴格。 他要求其時鐘信號的上升沿發(fā)生在每一位數(shù)據(jù)的傳送過程中。tms320f243的spi（串行外設接口）是一個高速、同步串行i／o口，他可以設置每次產(chǎn)生的串行數(shù)據(jù)流的位數(shù)（1～16位），并且對于位傳輸速度也可以編程控制。

    spi的時鐘輸出信號線spiclk能夠提供4種類型的時鐘信號。其中有一種帶延時的上升沿時鐘，可使spi在上升沿之前的半個周期內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，或在spiclk信號上升沿后接收數(shù)據(jù)。這恰好符合dac7611時鐘信號的要求。

    由于dsp片內(nèi)資源有限，設計中在片外擴展了用于存放數(shù)據(jù)的ramcy71021，其讀寫時間為12 ns，與dsp的速度匹配。并且該芯片在未被操作時會自動采用低功耗工作方式。在利用dsp的串行外設接口向d／a傳送數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)還采用光耦器件將數(shù)、模電路進行隔離。外圍接口電路如圖2所示。

    由于系統(tǒng)加電后，程序首先是從片內(nèi)的flsh程序rom開始執(zhí)行的，所以一定要把引腳mp／mc接成微處理器方式。

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