基于DSP的数据采集系统设计.pdf
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13。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G AL20V8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: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)Journal of Qinghai University(Nature Science)Vol123 No15Sep12005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,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214s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T MS320F206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)该命令所要寻址的站号,1i23;A(j)站号N(i)中组件的子地址,0j15;F(k)被寻址部件所要进行的操作;0k31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。38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G AL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”“或”阵列可编程的基本结构,用来取代CAMAC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转换主程序的流程图。程序设计中应注意的问题:(1)抑制符号扩展。可以防止数据装载累加器时进行不必要的符号扩展。(2)把BO块映射到数据存储器。使可寻址的外部程序存储器增加512字的空间12。(3)屏蔽所有的外部中断。由于数据采集系统工作在有干扰场合,会在系统加电的同时,系统马上响应中断,故开始时需屏蔽外部中断。(4)对ADC假读一次,使其复位。为了保证采集数据的正确性,应当在转换开始前使ADC复位,表明ADC已经为转换做好准备,可以进行数据采集。(5)读取数据后马上启动转换,但之间至少应加入50150 ns的等待时间(见图2),如果立即执行“写”操作,必然导致总线冲突。所以在软件设计上,可通过DSP对采48 青海大学学报 第23卷集到的数据进行必要的转移和存储后,再进行“写”操作,以避免总线冲突13,14。4 结语本系统是以定点DSP(TMS320F206)为核心的数据采集系统,在系统软硬件设计时,既充分考虑了DSP与A/D转换器的时序配合问题,又根据定点DSP特点设计出了对ADC的控制程序和数字滤波子程序。将本数据采集系统应用到以CAMAC总线为接口的CNC齿轮测量中心中,系统的测量精度和测量速度相对于原来由单片机控制的数据采集系统(A/D转换器采用的是AD574)取得了明显的改善。参考文献:1朱宇光.单片机应用新技术教程M.北京:电子工业出版社,2000.2周明德.微型计算机系统原理及应用M.北京:清华大学出版社,1998.3李朝消.单片机原理及接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社,1994.4苏 涛,蔺丽华.DSP实用技术M.西安:西安电子科技大学出版社,2002.5颜友钧,朱宇光.DSP应用技术教程M.北京:中国电力出版社,2002.6李 彤,沈兰孙.高可靠性TMS320C30专用信号处理器硬件设计J.数据采集与处理,1999,9(3):51-54.7扬振江.A/D.D/A转换器接口技术与实用线路M.西安:西安电子科技大学出版社,1996.8鲁顺昌.A/D转换器的应用研究J.四川工业大学学报,1999,18(2):19-22.9宋俊寿.仪器接口技术及自动测控系统M.重庆:重庆大学出版社,1996.10 TMS320C2XX数字信号处理器用户指南M.徐子闻,刘朝晖译.武汉:武汉力源电子股份有限公司,1998.11张雄伟,曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用(第2版)M.北京:电子工业出版社,2000.12胡广书.数字信号处理 理论、算法与实现M.北京:清华大学出版社,1997.13 Hwu W,W.Hank.Richard E.Compiler technology for future microprocessorsJ.Proc of IEEE.1995,(82):1625-1640.14徐 凯,张卫宁.用TMS320F206定点DSPs实现数据采集及其原码到补码转换程序的设计J.山东工业大学学报,2002,32(1):39-44.(责任编辑 陈 军)剔骨与肉尸鲜度变化观察王海英,吉存家(互助县兽医卫生检疫站,青海 互助 810500)笔者在市场上执行动物卫生检疫任务时,经常发现同一头猪的剔骨与未剔骨肉尸新鲜度有明显差异。感官检验,未剔骨的肉尸新鲜度明显好于剔骨的肉尸。通过深入调查、询问、了解和观察发现,在温暖季节,剔骨与不剔骨肉尸在同等条件下存放,二者的新鲜度与是否剔骨及剔骨时间的长短有着明显的影响。感官检验,未剔骨的肉尸表面有一层微干的薄膜,外观颜色为淡粉红色,触摸胸肋发出“沙沙”的响声。肉尸切面肌肉红色均匀,脂肪洁白,肉汁透明,不粘手,指压凹陷立刻恢复,骨髓充满管腔骨腔,有光泽,整个肉尸稍发硬。取其肉尸表面做样品触片检验,可明显感觉到印迹着色不良,触片上看不到任何分解的肌肉组织。剔骨的肉尸色重为暗红色,表面有一层暗色的风干外膜,表面极干或者湿润,并附有粘液,手触摸发粘,指压肉尸发软,凹陷不能立即恢复,复原不完全,留有明显的压痕。骨髓和骨腔边缘脱离,质软,眼观无光泽,色暗。取其肉尸表层做样片触片检验,可明显的感觉到印记着色较好,触片上明显见到分解的肌肉组织。分析其原因,在贮存过程中,肉尸受外界诸多因素的影响,其pH值开始为酸性,以后逐渐转为中性-弱碱性-碱性。随着pH值的变化,肉尸表面的细菌呈现出由迟缓生长逐渐向对数生长期发展。肉尸由新鲜肉向次鲜肉、变质肉转变。在适宜的温度下,剔骨使肉尸表面积增大,肉质质地疏松,破坏了肉尸表面形成的微干薄膜,更有利于各种细菌沿剔骨的周围组织扩散,并逐步向其深层发展。同时,侵入肉尸的细菌菌相也发生相应的变化,开始为嗜氧菌,以后为厌氧菌生长占优势。其结果,首先使骨周围疏松结缔组织呈现出明显的变质征候,然后整个肉尸逐渐演变为次鲜肉,变质肉。由上述观察结果,我们认为:以不剔骨的形式保存肉尸有助于在温暖季节延长肉尸的贮存时间和新鲜程度。在日常的监督检查工作中,为了较准确地判断肉品的新鲜程度,采用样片触片法,根据片上的印迹着色程度判断肉品新鲜度,有一定的实用和参考价值。(责任编辑 张文英)58第5期 段广云:基于DSP的数据采集系统设计
