基于dsp的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)-閱讀頁
2025-07-12 17:14本頁面
【正文】 乘積定標(biāo)移位器）、IMR(中斷屏蔽寄存器)、IFR（中斷標(biāo)志寄存器）、多個(gè)MUX(復(fù)用器)等，其主要內(nèi)部存儲器包括3個(gè)總計(jì)為544字的DARAM(雙端口存儲器)B0、BB2等。它的外部引腳接口如圖：Flash/Rom存儲器TP1 TP2VCCP FLASH/ROM存儲器引腳VCCP為第58號電壓輸入引腳，在FLASH存儲器進(jìn)行編程或?qū)懭氤绦驎r(shí)，它的電壓值為5V。 I/O空間模塊該模塊負(fù)責(zé)與外部設(shè)備或存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，例如與外部設(shè)備通信，在電機(jī)的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中該端口可以向繼電器發(fā)送控制信號并對繼電器進(jìn)行切斷和聯(lián)通控制。當(dāng)外部存儲器訪問I/O空間時(shí),IS、DS、PS都處于低電平有效狀態(tài)。 PLL時(shí)鐘模塊該模塊可以為內(nèi)部個(gè)器件提供時(shí)鐘，而且還可以為外部其他電路輸出時(shí)鐘。該模塊的引腳圖如下：PLL時(shí)鐘PLLFPLLVCCAPLLF2XTAL1/CLKINXTAL2 PLL時(shí)鐘引腳110號PLLF、PLLF2引腳外接濾波器電路，當(dāng)外接外部時(shí)鐘源時(shí)，12124號XTAL2振蕩器輸入輸出引腳分別接晶振或諧振的兩端。如果直接用外部時(shí)鐘源提供片內(nèi)時(shí)鐘則不需要外部濾波器電路回路來消除噪聲信號，此時(shí)時(shí)鐘精度最高，但是外部時(shí)鐘源頻率必須與內(nèi)部器件時(shí)鐘頻率一致，例如要獲得30MHz CPU時(shí)鐘頻率，則外部時(shí)鐘源頻率必須也為30MHz，外接時(shí)鐘頻率范圍為4MHz30MHz.PDPINIBPDPINIA該模塊是最復(fù)雜的模塊，同時(shí)也很重要，為控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了強(qiáng)大的功能。該模塊包括EVA和EVB部分，每個(gè)部分包括2個(gè)通用定時(shí)器（GP）、3個(gè)比較單元、3個(gè)捕獲單元和正交編碼脈沖倍頻電路，這兩個(gè)部分的功能相同。EVA和EVB一共輸出12路PWM波形信號，它的高或低電平有效可以自行配置，該信號用來控制各種不同類型的功率設(shè)備。CAP引腳為捕獲單元引腳，捕獲單元用來監(jiān)視被捕獲輸入引腳上的信號變化例如對PWM信號的上升沿或下降沿的捕獲，對于EVA T1CMP連接CAP1和CAP2引腳，T2CMP連接CAP3，EVB同樣連接。QEP引腳為正交編碼器脈沖（QEP）電路引腳,正交編碼脈沖電路可用于連接光電編碼器以獲得旋轉(zhuǎn)機(jī)械的位置和速率等信息，當(dāng)QEP被使能時(shí)捕獲單元引腳上的捕獲功能被禁止。模數(shù)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)觸發(fā)源有軟件觸發(fā)，事件管理器EVA/B觸發(fā)，外部ADC SOC觸發(fā)等。該模數(shù)轉(zhuǎn)換一個(gè)周期分五個(gè)階段。 串行通信接口（SCI）模塊SCI異步通信包括半雙工（單路）通信和全雙工（雙路）通信。串行通信接口模塊由發(fā)送和接收兩大部分組成。接收數(shù)據(jù)的速度取決于SCI時(shí)鐘，它的核心是接收移位寄存器(RXSHF),它由SCI控制寄存器的”RXENA”使能，SCICCR的奇偶檢驗(yàn)位執(zhí)行奇偶檢驗(yàn)，檢驗(yàn)測到一個(gè)字符的停止位后，接收的數(shù)據(jù)從移位器傳至接收數(shù)據(jù)緩沖器（SCIRXBUF），置位接收數(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)志（RXRDY=1）。如果通過奇偶校驗(yàn)檢測出接收不正常，則發(fā)生間斷、幀錯(cuò)溢出等情況。其三大功能模塊如下圖：TMS320F240模擬量溫度信號RS485接口A/D上位機(jī)TMS320F240是這個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它要完成對溫度信號的檢測、濾波整形等處理。該系統(tǒng)采用ANALOG DEVICES公司的可編程精密基準(zhǔn)電源器件AD584來為dsp提供+5v電壓。該器件采用激光晶圓調(diào)整(LWT)技術(shù)來調(diào)整引腳可編程的輸出電平和溫度系數(shù)，從而獲得最為靈活的單芯片、高精度基準(zhǔn)電壓源。該器件用作電源基準(zhǔn)電壓源時(shí)，利用單個(gè)低功耗信號可以關(guān)閉電源。A。A，其中包括輸出緩沖放大器。該器件也非常適合最高14位精度的所有類型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，無論是逐次逼近型還是集成式設(shè)計(jì)，而且其性能通常優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立式基準(zhǔn)電壓源。C至+70176。C至+125176。所有等級產(chǎn)品均采用密封八引腳TO99金屬帽殼封裝；AD584J/K還提供8引腳塑封DIP封裝。TMS320F240的參考電壓電路 TMS320F240時(shí)鐘TMS320F240的時(shí)鐘可以由板載振蕩器提供也可以由外部時(shí)鐘提供。如果時(shí)鐘的精度不高，那么dsp的穩(wěn)定性差，信號的精度也會大大降低。HC 49S外部無源晶振器TMS320F240外圍時(shí)鐘6接口電路設(shè)計(jì) 接口器件 MAX485收發(fā)器該系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)通信的主干線為RS422/RS485型總線，雖然TMS320F240內(nèi)部集成了串行通信模塊，并有專用的通信發(fā)送端引腳和通信接收端引腳，但它的信號傳輸采用的是TTL電平，無法直接接入該RS422/RS85總線網(wǎng)絡(luò)，因此需要通過收發(fā)器接入網(wǎng)絡(luò)。MAX485芯片采用單5v電源供電，工作電流為120500uA，功耗很低。RS485是多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，對RS422的性能進(jìn)行了擴(kuò)展，它可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)接收器，以實(shí)現(xiàn)與多個(gè)從機(jī)的連接。A、B端為接收、發(fā)送差分信號端，即當(dāng)A引腳電平高于B時(shí)，發(fā)送的數(shù)據(jù)為高電平信號，當(dāng)A引腳電平比B低時(shí)，發(fā)送的數(shù)據(jù)為低電平信號。該系統(tǒng)采用UT850 USB轉(zhuǎn)RS485/RS422轉(zhuǎn)換器以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與RS485/RS422總線的連接。另外UT850還能實(shí)現(xiàn)PC到多點(diǎn)的可靠通信，一個(gè)UT850轉(zhuǎn)換器可與多達(dá)32個(gè)RS485/RS422接口設(shè)備相連接。RS422點(diǎn)對多點(diǎn)四線全雙工通信 RS485點(diǎn)對多點(diǎn)兩線半雙工通信 接口電路連接 由于該系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)dsp與計(jì)算機(jī)的單向通信，即只把電機(jī)溫度信號傳送給計(jì)算機(jī)，所以僅用一個(gè)MAX485芯片的驅(qū)動(dòng)器輸入DI引腳與AMS320F240的通信模塊（SCI)的發(fā)送端SCITXD相連即可。RS485/RS422總線的末端通過USB轉(zhuǎn)RS485/RS422轉(zhuǎn)換器UT850接入計(jì)算機(jī)的USB端口以實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通信。該系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了信號采集最簡單的功能，在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行擴(kuò)充實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能。7. 系統(tǒng)功能擴(kuò)展及一般采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)都包括模擬量采集，A/D轉(zhuǎn)換，dsp處理等。如果是高精度的數(shù)據(jù)采集例如高清視頻信號的采集，就需要高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換，這時(shí)就要通過外部獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。以上系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中只是對電機(jī)的溫度信號進(jìn)行了采集和輸出，因此可以采用其它功能單一的僅對信號進(jìn)行處理的dsp。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮系統(tǒng)的功能并選擇一種合適的芯片是十分重要的。以上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)只是實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)很小的一部分功能。參考文獻(xiàn)（1）TI公司TMS320F240 DSP 使用說明書中譯本，1999；（2）楊銀堂等，DSP開發(fā)從時(shí)間到提高，中國電力出版社，；（3）馬明建，數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)第2版，西安交通大學(xué)出版社，；（4）紀(jì)宗南，消費(fèi)電子的dsp處理技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例，中國電力出版社。從選題、查閱資料、擬定提綱、論文修改到最終定稿等各個(gè)環(huán)節(jié)都得到了朱老師的悉心指導(dǎo)。
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