雙余度DSP數(shù)據(jù)采集裝置在某型控制器中的應(yīng)用

摘要：針對某型控制器設(shè)計的雙余度DSP數(shù)據(jù)采集裝置，采用以雙端口RAM方式進行數(shù)據(jù)交換。結(jié)果表明，此數(shù)據(jù)采集裝置既能快速完成模擬數(shù)據(jù)的采樣，又能快速地在DSP間進行高速數(shù)據(jù)交換，同時，還能夠滿足基于DSP數(shù)據(jù)采集裝置的高精度與小型化要求。
關(guān)鍵詞：雙端口RAM；DSP處理器；數(shù)據(jù)采集；控制器

0 引言
任何一種自動控制系統(tǒng)都離不開數(shù)據(jù)采集裝置，它的性能直接影響整體系統(tǒng)的工作性能。數(shù)據(jù)采集裝置向著高速、實時方向發(fā)展，對數(shù)據(jù)的傳輸和控制速度也提出了較高要求。DSP(數(shù)字信號處理器)是一種適合于實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理運算的微處理器，具有哈佛結(jié)構(gòu)、支持流水線處理、快速的指令周期等優(yōu)點，因而在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。事實上，以DSP為核心來構(gòu)建數(shù)據(jù)采集裝置也已經(jīng)成為一種常用的有效方法。
在多任務(wù)信號處理系統(tǒng)中，考慮到設(shè)計系統(tǒng)的復(fù)雜性，經(jīng)常需要使用雙DSP協(xié)同工作來構(gòu)成系統(tǒng)。雙DSP系統(tǒng)的優(yōu)點在于，可以通過計算能力的均勻分布，使系統(tǒng)具有較好的冗余能力、更快的處理速度、模塊化的體系結(jié)構(gòu)。正因為雙DSP系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，如何解決好雙DSP間的數(shù)據(jù)共享也變得越來越重要。如果需要進行大量數(shù)據(jù)的高速交換，依靠控制器自帶的串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳輸已很難滿足需求，必須尋求一種能進行高速數(shù)據(jù)通信的方法。而采用雙端口RAM是解決雙DSP之間高速數(shù)據(jù)通信的有效辦法，該方法能夠方便地構(gòu)成各種工作方式下的高速數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)，很好地解決因數(shù)據(jù)傳輸速度低所引起的瓶頸問題。
某型控制器要求采用雙余度數(shù)據(jù)采集通道，每個通道都需要對多達16路模擬信號進行模數(shù)采樣。為此，本文給出了用雙DSP來構(gòu)建的具體方法，每個DSP負(fù)責(zé)一個通道的數(shù)據(jù)采樣，并在兩個DSP之間用雙端口RAM來構(gòu)建一個高速的數(shù)據(jù)通道，以交換各自的采樣數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)。

1 雙余度DSP數(shù)據(jù)采集裝置的總體設(shè)計
某型控制器要求采用雙余度數(shù)據(jù)采集通道。以DSP為核心構(gòu)建數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置既可以進行高速采樣，還可以對數(shù)據(jù)進行后處理。采用兩個DSP，各自負(fù)責(zé)一路數(shù)據(jù)采樣，采樣數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)可在兩個DSP之間共享。數(shù)據(jù)采集裝置由數(shù)據(jù)采集模塊、DSP處理器和數(shù)據(jù)交換模塊組成。圖1給出了系統(tǒng)中雙余度DSP數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

數(shù)據(jù)采集模塊主要在DSP的控制下，各通道分時對16路模擬信號進行采樣，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)給DSP；DSP負(fù)責(zé)輸出數(shù)據(jù)采集所需要的時序，對采樣進行控制，并根據(jù)需要，通過訪問數(shù)據(jù)交換模塊來對采集的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息等其它數(shù)據(jù)進行交換；數(shù)據(jù)交換模塊則在DSP的控制下，使兩個DSP能夠不沖突地對任一存儲單元進行訪問，從而達到數(shù)據(jù)交換的目的。

2 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計
本模塊的主要功能是在DSP的控制下，由通道對16路指令和反饋信號進行采樣，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)給DSE。因為采樣的信號較多，故采用16選1電子開關(guān)。DSP輸出電子開關(guān)控制信號，以將16路信號分時送入A／D采樣芯片；同時，DSP還要輸出A／D轉(zhuǎn)換控制信號，以將選通的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后讀入DSP。
單通道DSP數(shù)據(jù)采集模塊的框圖如圖2所示。

本裝置中兩個通道的采樣電路相同，通道1的采樣電路如圖3所示。