DSP

《工业控制计算机》2009年22卷第2期

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基于DSP的高精度多路数据采集系统的设计

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DSP

穆洪伟赖康生(大连理工大学物理与光电工程学院,辽宁大连116023)

摘要

讨论了DSP芯片TMS320F2812和AD转换芯片AD7856的特点,设计了具有较高精度的基于AD7856和DSP的32路数据采集系统。给出了AD7856和DSP的接口电路以及DSP与上位机之问数据通讯的实现方式。

关键词:AD7856,DSP,TMS320F2812,数据采集

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随着现代工程实践的迅速发展,对数据采集系统的许多技术指标,如采样率、通道数、数据处理速度、抗干扰能力等方面提出了很高的要求。如何快速高精度的完成多路输入信号的采集并对采样数据进行稳定快速的处理,以满足工业现场的控制和检测要求,一直是数据采集技术的一个重要的研究方向。将DSP技术应用于数据采集系统中,其灵活强大的处理能力,可以大大提高数据采集的各项技术指标。

该设计的主控制芯片是TI公司提供的数字信号处理器(DSP)TMS320F2812。A/D转换芯片选用的是AD公司推出的8通道串行芯片AD7856。由于使用了这些集成度较高的芯片,系统具有高速、灵活、省电、可靠、通用性强的突出优点。1系统结构设计

该数据采集系统的基本功能是:控制32路模拟信号的采集工作,经过短暂存储及初步处理,将数字化信号通过高速CAN总线传递至PC主机,迸行数据分析。

SCI,串行外设接口SPI,增强型局域网控制器等。

由于DSP2812的内核同GPIO接口以及外设供电大小不同,上电时序也有要求,选择双路低压差电源调整器TPS767D318作为电源转换芯片,它能提供1.8V和3.3V电压。电路设计时将3.3V电压输出经RC电路和三极管开关获得延时信号,并用该信号来控制1.8V的输出使能,实现1.8V电压的延迟输出。

数据采集传输量比较大,有32路A/D采集通道数据需要保存,如果存放于内部RAM中容易引起数据的覆盖和丢失,所以需要选用一个外部存储设备作为缓冲区,进行数据的存储。外来信号数据经过转换传入双口RAM存储器暂时缓存,以协调A/D转换和通讯总线上数据传输的速率。此方案中选用的是

IS61LV25616,容量为256K×16。

2.2数据采集系统的设计

DSP2812片内自带12位ADC模块,但采集精度不够,该系统选择使用芯片AD7856完成数据采集。AD7856是AD公司推出的14位串口、高速.低功耗AD转换器,它采用5V单电源供电,最高采样率可以达到285K/s。AD7856的输入采样/保持电路在500ns内获取一个信号。采用单端采样模式,包含8个单端模拟输入,从AINl到AIN8。能够与多种串行接口兼容

(8。51/SPl/QSPl/DSP)。该设计采用4片AD7856并联的方

式。通过多路复用器MAX4524进行片选。

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在图1中.DSP需要完成对多片多路复用器和4片A/D转换器的控制。同时,根据不同的工作方式。还需要对A/D转换器的几个管脚状态进行查看。整个采集系统由DSP系统部分、数据采集部分、CAN总线通讯部分等组成。2系统硬件设计

2.1

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DSP系统设计

DSP系统由DSP芯片、电源芯片、存储芯片、电平转换芯片

圈2DSP与AD7856的接口电路

以及相应外围辅助电路组成。

DSP芯片采用美国TI公司的DSP2812,主频可达150MHz.具有强大的数据处理能力。片内集成有128K×16FIash,有56个独立可编程的通用输入输出接口(GPIO)。片上还集成了丰富的外设资源,包括事件管理器、模数转换器、串行通讯接口

图2所示的是主控制器DSP与其中一片AD7856的接口电路。其他3片接法与此相同,数据的输入输出与对应的引脚连接即可。AD7856的数据采用串行传输方式。可兼容典型的三线制SPl。因此可用DSP片上的SPI接口对AD7856进行数据写入和

DSP

16基于DSP的高精度多路数据采集系统的设计

语言编写可以提高程序的开发周期。对于实时性要求强或有比较复杂算法的部分,为提高DSP芯片代码的执行效率.使用汇编语言编写。

系统软件包括主程序和转换控制程序、数据存储程序、数…据处理程序、CAN总线通讯程序等于程序。当存储器的数据达到容量的1/3时,对数据做相应的处理并通过高速CAN总线发送到PC主机,系统的软件流程如图3所示。4系统测试结果

用VB6.0编写的上位机程序,测试通道数分别选用了1、8、16和32路四种不同情形。在系统时钟频率为6M的情况下,从测试和计算结果可以看出,系统最大单通道采样速率最高可达到210ksps,8路时采样率略有下降,也达到215ksps以上。16和32路时由于需要进行片选操作,芯片要从新初始化建立,采样速度不能保持稳定,若用平均采样率表示。二者大致 …… 此处隐藏：3079字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……