基于PCI总线和DSP技术的数据采集处理卡的设计研究.pdf

182 中国西邵嵌入式系统与单片机技术论坛2005学术年务论文集 基于PCI总线和DSP技术的数据 采集处理卡的设计 杨浩 古天祥 电子科技大学自动化工程学院．成都，610054 摘要本文主要介绍一种基于PCI总线的高速数据采集处理卡，详细阐述了工作原理厦软硬件设计方 宾时采集的数据进行时域及频域分析，井将处理结果传至计算机，同时显示出信号波形和频谱。谊采集卡已成 功应用在飞机发动机的参数测试中。 关键词PCI总线．DSP，数据采集，CPI。D 引 言 基于DSP的信号采集处理矗具有采集速璋i高、实时性强的特点，但随着DSP系统数据交换带宽的成倍增 加，传统数据交换接口的瓶颈效应越来越明显。为此，本文提出了基于DSPPCI结构的数据采集处理卡的设 计方案。 11cI总线是Intel公司推m的一种微机扩展槽接口标准，时钟频率为0～33MHz．其最大数据传输速率为 132--264 的软硬件资源，完成数据融合、通道四换和f参数设置等任务。将运算量人、实时性强的仟务交给DSP芯片完 实时忡强、界面友好、操控方便的信号处理系统。 2采集处理卡的组成 在硬件设计卜．将整卜系统分为如F儿音|；分：多通道采集接口、信号调理及A／D转换电路、光电隔离电路、 逻辑控制模块、存储器电路、DSP核心电路、PCI总线接口电路以及电源电路。，整个系统功能结构框图如图1 所不。 图1系统功能结构框图 发动机参数由传感器转换成电信号，经过信号调理电路，由A／D转换器转换成数字信号；该数字信号经过 频域数据并送到}『算机进行频谱显示。 下面重点介绍DSP模块的设计肚其与I’cI接口模块的连接。 第五篇测控技术与数据采集 183 3 DSP硬件设计 (1)电源电路设计 3VDC)和内核电压(1．8VDC)，一般选用专用的电源芯片。在本采集 DSP的工作电源分为I／O电压(3 ms。 力均为1A。另外还有两组复位信号输出，复位脉冲的宽度达到200 (2)时钟电路设计 DSP的工作时钟。 (3)外部FI．ASH接口设计 序正常启动。 此外，在硬件设计时应注意：①首先要保证DSP处于正常的工作状态。要注意的地方包括：电源、时钟、外 V系统， 部ROM、仿真器接口、复位电路以＆没有用到的输入引脚的上拉或是F拉。②由于DSP系统是3．3 所阱在和5 证地址、数据总线小冲突，时序上要求能够正确配合。 4 DSP与SRAM的接口设计 DSP在访问外部存储器时必须通过外部存储器接口EMIF(ExternalMemory 器件的EMIF具有很强的接口能力：不仪具有很高的数据吞吐率，而且可以与目前几乎所有类型的存储器直接 接¨，如SBSRAM、SDRAM、SRAM、ROM、F1．ASH和FIFO等。 3 线位数。有·点要特男Ⅱ沣意的是：DSP系统是一个3V系统。而数据采集系统是一个5V系统，这两者的数 利用其支持多电平的工作模式“达到电平转换的日的，l司时，在CPl．D内部能更方便地进行电路设计。在我们 的数据采集系统中，为了实现数据的及时存取，存储器SRAM采用双缓冲工作模式。当1号存储器对采集的 的EMlF接口访问外部SRAM的设计原理图。 图2 EMIF接口访问外部SRAM 图2中： ●CE0：DSP的片选信号； ●7订覆：DSP的读信号； ●丽：DSP的输出使能信号；