基于dsp的数据采集系统设计_段广云

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1、基于DSP的数据采集系统设计_段广云基于DSP的数据采集系统设计段广云(青海大学机械系,青海西宁810016)摘要:在描述AD7865模数转换器的特性和其他外围电路的基础上,从软件和硬件方面介绍了该芯片与TMS320F206定点DSP接口的设计方法以及时序配合等问题。并且按照定点DSP对数据处理的要求,完成了对数据采集的滤波程序设计。处理完成后的数据最终经CAMAC总线接口输送给计算机。关键词:模/数转换器;数据采集;定点DSP中图分类号:TP311文献标识码:B文章编号:1006-8996(2005)05-0082-04数据采集技术在微机控制系统中,为了实现对生产过程的控制,要将各种测

2、量参数,按要求的方式送入微机。计算机处理的二进制数字信息,在微机控制系统中,输入的信息大多是模拟量,为使微机能够对这些模拟量进行处理,必须经由数据采集系统将模拟量转化为数字量,并输入到微机进行处理[1~3]。TMS320F206是一个常用的定点DSP芯片[4],可以利用它来控制模数转换器的转换,将模拟量转换为数字量,完成数据的采集和读取,实现与CAMAC之间的接口。1系统原理方案设计系统的原理方案如图1所示。图1系统原理方案示意图本数据采集系统的工作原理:模拟位移量信号经过电感式位移传感器后转化成电压量,经过电压放大器放大后再传送至A/D转换器,由DSP来控制A/D转换器信号从模拟量到数

3、字量的转换。再利用DSP中的数字滤波技术[5]对数字量进行处理,保证数据采集的可靠与准确。最后,将经过DSP处理后的数据通过CAMAC总线接口输入计算机再处理。本系统选定的主要器件有仪表差分放大器AD623,14位A/D转换器AD7865,定点DSP芯片TMS320F206以及通用阵列逻辑GAL20V8和电压比较器AD711。2系统硬件设计主要包括两个重要接口电路的设计:DSP与AD7865接口电路设计和DSP与CAMAC总线接口电路设计。211TMS320F206与AD7865接口电路设计F206与A/D间的连接包括数据线、读写线、片选线。F206收稿日期:2005-03-15作者简介

4、:段广云(1979)),女,河南鹿邑人,助教,硕士。第23卷第5期2005年9月青海大学学报(自然科学版)JournalofQinghaiUniversity(NatureScience)Vol123No15Sep12005图2AD7865时序控制的数据总线为16位,比A/D的数据位宽,将A/D的数据线与F206的高位数据线取齐,可以省去DSP对数据进行符号扩展的预处理[6]。在设计F206与AD7865接口电路时,应考虑其时序配合。由图2可知[7],AD7865的EOC输出信号可作为F206的外部中断信号,用来通知F206模数转换已经完成。EOC引脚可以不用,系统设计时把此引脚悬空[8

5、],用程序来控制数据的读取。图3TMS320F206与AD7865接口电路由图2可见,转换自CONVST上升沿始,数据经214Ls后转换完毕,由EOC下降沿信号给出,当CS或RD信号变低时,系统可以读出数据。在启动下次转换前,必须有tQUET的准备时间。根据AD7865的转换时序及TMS320F206的控制特点,设计出DSP与AD7865之间的接口电路如图3所示。2.2TMS320F206与CAMAC总线接口电路设计图4CAMAC与DSP之间的接口CAMAC接口是一种通用的总线标准,通过数据路上的命令形式实现操作。数据路上的寻址命令形式为:命令=N(i)A(j)F(k)其中:N(i)))

6、)该命令所要寻址的站号,1[i[23;A(j))))站号N(i)中组件的子地址,0[j[15;F(k))))被寻址部件所要进行的操作;0[k[31本系统还用到Q和X信号线,分别是测试和组件是否收到且执行命令的回信号响应[9]。83第5期段广云:基于DSP的数据采集系统设计图5系统的基本硬件电路组成图6DSP主程序流程示意由图4可知,由于CAMAC总线标准是负逻辑,故本系统在CAMAC和DSP之间使用了反相驱动器74LS240。而GAL器件是一种理想的PLD器件,在制造工艺上采用了先进的EECMOS工艺;在电路设计上继承了早先PLD器件的/与0/或0阵列可编程的基本结构,用来取代CAMAC

7、命令NAF的门电路组合,即可减小系统规模,又能提高系统的灵活性和速度。2.3系统原理图的设计在设计了两个主要硬件电路的基础上,系统原理图的主体已经设计完成。还应加入TMS320F206和AD7865相应的外围电路[10,11],包括F206时钟电路、AD7865调零电路及探测电路等,完整的数据采集系统原理如图5所示。3系统软件设计系统中DSP程序设计部分包括A/D转换控制程序和数字信号的算术平均值滤波程序图6是A/D转换主程序的流程