基于單片機(jī)系統(tǒng)采用DMA塊傳輸方式實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集

２ 硬件組成

· 單片機(jī)芯片

采用ATMEL公司的89C51，片內(nèi)有4K字節(jié)FLASH ROM。設(shè)計使用其最大時鐘頻率20MHz，可以有1us以下的指令周期。

· A/D轉(zhuǎn)換器

采用MAXIM公司的MAX153芯片，轉(zhuǎn)換精度8bit并行輸出，轉(zhuǎn)換時間660ns、采集速率1Msps。設(shè)計采用循環(huán)采集方式。

· 靜態(tài)RAM

靜態(tài)RAM62512芯片為64Kbytes，典型存取時間200ns。

· 總線（數(shù)據(jù)線、地址線和WR）切換電路

總線切換采用74HC245三態(tài)總線收發(fā)器并聯(lián)，分別選通。如圖２所示。

· 寫地址產(chǎn)生電路

DMA寫地址產(chǎn)生電路是一可預(yù)置數(shù)的16位２進(jìn)制計數(shù)器，電路是采用四片４位可預(yù)置計數(shù)器74HC569級連方式。因此可以預(yù)置16位地址的初值，就是DMA傳輸數(shù)據(jù)塊的起始地址。計數(shù)脈沖反向輸入74HC569的CP端以保證寫操作的時序。

３ 工作原理

3.1 DMA允許與響應(yīng)

單片機(jī)系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行時或進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)處理、顯示時應(yīng)置P1.0高，使其處于DMA禁止?fàn)顟B(tài)。單片機(jī)完成初始化或進(jìn)入DMA準(zhǔn)備就緒狀態(tài)時，先向地址發(fā)生器寫入數(shù)據(jù)塊的起始地址，將地址溢出標(biāo)志位置零，再發(fā)出DMA允許信號釋放RAM的控制權(quán)，等待DMA結(jié)束標(biāo)志和DMA控制信號。當(dāng)DMA允許為１且地址計數(shù)器溢出標(biāo)志為０時，進(jìn)入DMA預(yù)備狀態(tài)，等待外部觸發(fā)信號輸入。DMA觸發(fā)信號可以是周期信號的過零脈沖，也可以是單脈沖信號放大整形輸出，或者是 A/D轉(zhuǎn)換完成信號。DMA控制部分如圖３所示。本設(shè)計采用將感應(yīng)電動勢信號放大整形，其脈沖前沿觸發(fā)。DMA允許后的第一個觸發(fā)脈沖到來，Ｄ觸發(fā)器輸出Ｑ為１。開通四輸入端與非門輸出與振蕩器同頻同相的周期信號，開始數(shù)據(jù)采集和傳送。由NE555和阻容元件組成的方波振蕩器的振蕩頻率決定采樣頻率的大小，其頻率應(yīng)小于等于A/D轉(zhuǎn)換器的最大轉(zhuǎn)換速率1Msps。與非門輸出信號同時作為RAM寫信號、A/D芯片讀／RD，經(jīng)反相后作為地址計數(shù)器的計數(shù)輸入。