基于DSP和MAX1420的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　FIFO控制器實(shí)現(xiàn)與DSP主機(jī)的接口，主要通過8根數(shù)據(jù)線D0～D7及讀寫控制線實(shí)現(xiàn)與DSP的數(shù)據(jù)交互。FT245BM內(nèi)含2個(gè)FIFO數(shù)據(jù)緩沖區(qū)：128 B接收緩沖區(qū)和384 B發(fā)送緩沖區(qū)，用于緩存USB數(shù)據(jù)與并行I／O口數(shù)據(jù)交換。另外，F(xiàn)T245BM還內(nèi)置3．3 V穩(wěn)壓器，6 MHz振蕩器、8倍頻的時(shí)鐘倍頻器、USB鎖相環(huán)和EEPROM接口。FT245BM的8位數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)總線的低8位相連，其時(shí)序由DSP的控制總線控制，圖3為其外圍電路。

　　2．4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)

　　為了避免系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)因意外斷電或通信故障而丟失，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。這里選用SAMSUNG公司的K9F1G16Q0M型Flash存儲(chǔ)器，片上容量為1Gb，具有16位地址總線，將其與數(shù)據(jù)總線相連，并與數(shù)據(jù)線的低8位復(fù)用。64 MB存儲(chǔ)空間需要16位地址總線，這就需要在使用時(shí)按照時(shí)序要求將地址用系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線分2次寫入。K9F1G16Q0M具有6根控制總線，均由DSP的控制線和地址線經(jīng)CPLD譯碼產(chǎn)生，而其工作狀態(tài)R／B則傳輸給DSP的INT端。相應(yīng)接口電路如圖4所示。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)以DSP為中央控制器，實(shí)現(xiàn)A/D采樣、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、與上位機(jī)通信等功能。由于DSP的選型，故軟件開發(fā)平臺(tái)是針對(duì)TMS320系列DSP的集成開發(fā)環(huán)境CCS(Code Composer Studio)。采集系統(tǒng)處于循環(huán)采樣狀態(tài)，根據(jù)被采樣信號(hào)特點(diǎn)選擇合適采樣速率。對(duì)于較大數(shù)據(jù)，DSP采用壓縮技術(shù)，以節(jié)約內(nèi)存空間。完成一組數(shù)據(jù)的采集后，將數(shù)據(jù)通過USB2．0接口傳送給上位機(jī)，并有選擇地在系統(tǒng)的Flash中備份數(shù)據(jù)。圖5為該系統(tǒng)主程序流程。

　　4 測(cè)試結(jié)果分析

　　經(jīng)測(cè)試，以MAX1420與TMS320C6713為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以50~60 Ms／s的采樣速率可穩(wěn)定工作，并實(shí)時(shí)備份數(shù)據(jù)。由于采用USB接口，可方便將采集數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，且上位機(jī)軟件開發(fā)方便，也可在Windows XP平臺(tái)下直接讀取。該系統(tǒng)采用DSP控制，除完成數(shù)據(jù)采集外，還可實(shí)時(shí)信號(hào)處理數(shù)據(jù)。在測(cè)試中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和頻譜分析等算法處理。需要指出的是，由于MAX1420和TMS320C6713的封裝較小、引腳密，且系統(tǒng)工作頻率較高，故在PCB版圖設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試中，必須注意電磁兼容(EMC)問題，否則系統(tǒng)難以穩(wěn)定工作。

　　5 結(jié)束語

　　以高速A／D轉(zhuǎn)換器與DSP為核心，設(shè)計(jì)開放式高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)在采集過程采用中斷觸發(fā)方式，最高速度達(dá)60 Ms／s。可高速實(shí)時(shí)采集有關(guān)圖像、聲音等物理量。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅開放、高速、高精度，而且體積小、低功耗、可靠性高，因此還可用于其他便攜式采集設(shè)備。由于系統(tǒng)采用DSP為核心控制器，具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理功能，可通過編程設(shè)置實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理功能，而無需增加新硬件。