一种基于DSP的一体化前端采集控制器的设计.doc

一种基于DSP的一体化前端采集控制器的设计 　　【摘 要】介绍了一种基于DSP的用于高温高压高速时温度、压力、振动等环境参数测量的一体化前端采集控制器，给出了硬件和软件设计方案，重点介绍了硬件设计，硬件方案设计主要围绕数据的高速采集和大容量存储两方面考虑。该采集器具有速度快、处理能力强、可靠性和电磁兼容性高等优点。 　　【关键词】TMS320F2812PGFA芯片；大容量存储；数据处理 　　【Abstract】This paper introduces a kind of integration front end collection controller parameters for high temperature and high pressure at high speed， pressure， vibration and other environmentaltemperature measurement based on DSP， gives the hardware and software design scheme， mainly introduces the hardware design， hardware design is mainly focus on two aspects of high speed data acquisition and high capacity storage of data. The collector has the advantages of fast speed， strong processing ability， reliability and electromagnetic compatibility advantages. 　　【Key words】TMS320F2812PGFA； Large storage capacity； Data processing 　　0 引言 　　在某些高温高压高速实验场合中，温度、压力、振动等环境参数是是检验被测物体及运动装置的可靠性和可维修性的重要依据，为被测物体的改进提供必要的依据。而这些参数的测量通过热电偶传感器、压力传感器、振动传感器将物理量信息转换成电信号，送给一体化前端采集控制器。一体化前端采集控制器将所接收到的电信号转换为数字量后，将数据保存起来，并可以通过以太网口、RS422及USB口等通讯接口将数据上传至计算机中。计算机可以处理和分析数据，并可以将处理结果用报表、图表的方式打印出来。由于这些实验的无法重复性、复杂性这就对一体化前端采集控制器的设计提出了更高的要求，不仅具备多通道高速采集和大容量存储的功能还应具有很高的可靠性、精确性和电磁兼容性。 　　1 一体化前端采集控制器工作原理 　　一体化前端采集控制器的工作原理图如图1所示。一体化前端采集控制器将采集通道、主控部分、数据总线等集成在一起，采用嵌入式计算机技术设计，实现一体化程控，并具有RS422、USB2.0和以太网接口。 　　2 硬件设计方案 　　2.1 主控制部分 　　每台采集器都有一个主控制板，其作用是通过相应的端口与上位机进行数据交换，并通过控制总线对采集板进行控制与数据交换。组成框图如图2所示。 　　2.1.1 中央处理器 　　考虑到系统的高速数据采集、大容量数据存储，通道独立性等特点，数据采集和存储的控制由一个高速32位DSP（数字处理单片机）芯片实现。DSP单片机与普通单片机相比，在运行速度和数据处理能力上都有后者无法比拟的优越性，完全可以满足系统高速采集的要求。在DSP芯片的选择上，采用TI公司的TMS320F2812PGFA 32位定点处理DSP芯片，该芯片不但运行速度高（可达150MHz的主频），处理功能强大，并且具有丰富的片内外围设备，便于接口和模块化设计，其信价比极高。而且它特有的性能是外部存贮空间接口可达1MB、可编程等待状态、三个独立的片选端还有几十个GPIO端口可供选择。此特点用于管理其它采集板通讯双口RAM（IDT7027）提供了很大的方便。芯片内部具有8K×16的片内Flash存储器，可以大大降低系统的体积，而且其功耗也比较低（核心电压1.8V，I/O口电压3.3V）。 　　2.1.2 主控板CPLD 　　为方便通道的可扩展性，设计了一套完整的并行数据总线和协议。每块采集板上都有自己的一个控制CPU来进行采集和存储控制，并通过并行数据总线和协议由一块主控制板来与上位机进行数据交换。为增强仪器的可靠性和总线的驱动能力，所以在每块板上都增加了一套总线驱动器，考虑到板子体积大小，将总线驱动器做到了一个CPLD中，其特点就是集成度高，体积小，逻辑更改方便可以通过编程来实现。 　　2.