基于TMS320F28335的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計

摘要：設計了一個基于TMS320F28335芯片的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，給出了調理電路、硬件電路及軟件的設計流程。本系統(tǒng)采用開發(fā)板自帶的AD轉換器和USB總線進行數(shù)據(jù)的采集與傳輸，具有實時性，采樣速率高，處理能力強等特點。
關鍵字：TMS320F28335；數(shù)據(jù)采集；USB總線

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛應用于農業(yè)、工業(yè)、軍事、商業(yè)、家用電器等行業(yè)，在眾多的開發(fā)平臺中，DSP以其高速的運行速度、良好的硬件結構、適合運算的硬件組成等優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)采集、處理等領域獨樹一幟，適合于高速、高精度數(shù)據(jù)的采集、處理。本系統(tǒng)采用美國TI公司最新推出的具有很高的信號處理和控制功能的32位高性能浮點芯片TMS320F28335；數(shù)據(jù)采集方面采用開發(fā)板自帶的內置16路12位AD轉換器；在數(shù)據(jù)傳輸方面采用了Cypress公司的CY7C68001芯片實現(xiàn)USB2．0接口，以達到高速傳輸數(shù)據(jù)的目的。

1 TMS320F28335介紹
TMS320F28335是TI公司新近推出的32位高性能浮點數(shù)字信號處理器，具有很強的信號處理及控制功能，主要特征如下：
(1)高性能的靜態(tài)CMOS技術，其指令周期為6．67ns，主頻達到150MHz；采用低功耗設計，內核電壓為1．9V；
(2)高性能的32為CPU，采用哈佛總線結構模式，具有快速的中斷響應和中斷處理能力，編程可兼容C／C++語言及匯編語言；
(3)存儲空間：256Kx16位的片上Flash，34K×16位SARM，8K×16位的Boot ROM，1K×16位的OTP ROM，其中Flash、SARM、OTP ROM受密碼
保護，保護用戶程序；
(4)具有豐富的外設資源：2x8通道的、12位、80ns轉換時間、0～3V量程的ADC轉換器：3通道的SCI異步串口；1通道的SPI同步串口；2通道的McBSP同步串口；2通道的eCAN總線；1通道的I2C總線；6通道的DMA；外擴RTC實時時鐘，支持動態(tài)PLL調節(jié)；支持58個外設中斷的外設中斷擴展控制器PIE，管理片上外設和外部引腳產(chǎn)生的中斷請求；3個32位定時器，定時器0與1用做一般的定時器，定時器0接PIE中斷，定時器1接INT13，定時器2用于DSP／BIOS的片上實時系統(tǒng)連接到INT14；符合USB2．0標準的高速USB接口，最高傳輸速率為480Mb／s。
在使用ADC轉換器時，注意輸入的模擬信號電壓要在0～3V的范圍內，否則容易燒壞ADC轉換器。

2 硬件電路設計
2．1 調理電路設計
從傳感器檢測到的信號是電荷信號，經(jīng)過電荷放大器轉換為電壓信號，一般情況下測得是很微弱的信號并且還夾雜很強的電磁干擾，所以在進入采集系統(tǒng)之前必須進行信號的放大、濾波去噪處理。信號流程圖如圖1所示；電荷放大器原理圖如圖2所示；有源帶通濾波電路如圖3所示；放大電路如圖4所示。

2．2 AD采集電路
調理后的信號經(jīng)過多路模擬開關控制選擇一路進入AD轉換電路。本系統(tǒng)采用開發(fā)板自帶的12位A／D轉換器，前端為2個8選1多路切換器和2路同時采樣／保持器，構成16個模擬輸入通道，模擬通道的切換由硬件自動控制，并將各模擬通道的轉換結果順序存入16個結構寄存器中，在25MHz的AD時鐘下為80ns的轉換率，可以在每次轉換結束或每隔一次轉換結束出發(fā)中斷。