基于DSP的数据采集、存储和输出

基于

DSP的数据采集、存储和输出

苑毅黄珍

(甘肃联合大学理工学院甘肃兰州

730000)

【摘要】介绍一种基于DSP的数据采集系统,该系统能实现对外部信号的采集、存储和输出等功能,并能通过串行通信或CAN总线进行多系统的数据交换及上位机控制。系统软件采用模块化思想设计,便于调试与修改。

关键词】数据采集;DSP;串行通信【

0.引言

随着现代科学技术的发展,数字信号系统的应用越来越广泛。由

1)系统初始化:若系统为上电复位,则进行系统初始化:设置片内

锁相环、看门狗、中断及必要的控制寄存器和清除各标志寄存器等;若

系统为非上电复位则直接进入运行状态。于数字信号处理器DSP芯片的不断发展,使得信号实时处理变得轻

2)开关信号:系统初始化后循环读开关信号中的参数设置区,根而易举。本系统可以通过外部控制端的选择完成对外部信号的采集、

据标志字节执行对应任务存储和输出等功能,应用范围广泛,实用性强。主控元件采用。

[1]系统运行循环读开关信号中的启动标志字,若允许则开3):DSPTMS320LF2407A芯片,TMS320LF2407A是美国TI公司推出的新型高性能16位定点数字信号处理器,它专门为数字控制设计,集DSP

的高速信号处理能力及适用于控制的优化外围电路于一体,在数字控制系统中得以广泛应用。

中断、启动片内外设,执行程序主体循环。主体是对采样数据处理及调用的过程;在主体循环的过程中还要判断开关信号中的功能选择标志字,若有效则停止运行转入功能选择状态。

数据处理模块,主要包括以下几个方面:

1)数据采集:开外设,开A/D转换,模拟量经外部输入电路进入TMS320LF2407A的A/D转换口,由2407A定时采样;调用数据处理数据处理子程序;调用数据存储子程序;循环。

2)数据处理子程序:根据用户需要对采样数据进行记录、比较、编辑等操作。

3)数据存储子程序:数据处理结果添加地址标志送入存储器分页储存。

数据调用模块,主要包括以下几个方面:

1)功能选择:根据外部信息选择调用功能子程序;

2)数据交换子程序:查询地址信息,调用存储单元数据;调用数据通信单元同上位机或同级系统进行数据交换;

3)数据输出子程序:查询地址信息,调用存储单元数据;根据用户需要选择输出信息为模拟量或数字量。

串行通信,包括DSP与PC的串行通信和DSP与单片机的串行通信。对于PC机,以VC++6.0作为开发工具,采用WindowsActiveX控件MS--Comm来实现通信程序,在事件处理函数onco--mml中将接收到的下位机数据写入数据库文件。采集系统的联机通信通过2407A与多个单片机的通信来实现,可依次与每一个采集系统传送数据或同时发送数据。DSP与PC机、单片机的通信采用CRC标准的循环冗余码校验,波特率9600bps,帧格式为每帧11位(起始位1位,数据位8位,校验位1位,停止位1位)。

1.系统工作原理

采集系统主要由主控单元、数据采集、外部控制、存储器、输出单元等组成。外部开关选择开始采集,则模拟量经外部输入电路进入TMS320LF2407A的A/D转换口,由2407A定时采样;采样数据由TMS320LF2407A实时处理后送入存储器分页储存;外部开关选择终止后采集停止;外部开关选择输出则由TMS320LF2407A调用存储信息送外部电路输出。

若需要对多个模拟量进行操作,则可在外部电路增加一多路开关(如CD4051)。采样时DSP可采用级联模式,一次作16个转换;DSP对转换后的数据进行比较、计算、存储等。开关量输入经光耦和缓冲器进入DSP的IOPB口,DSP以对IOPB口的检测和数值处理的结果产生相应的控制动作。

2.系统模块的硬件设计

采集系统主要采用TMS320LF2407A定点DSP控制器作为数据处理单元的处理器,它的供电电压为3.3伏,执行速度为30MIPS,片内有32K字的FLASH程序存储器,1.5K字的数据程序RAM,4字的双口RAM和2K字的单口RAM,两个事件管理器模块,看门狗定时器模块,控制器网络(CAN)2.0B模块,10位A/D转换器,40个单独编程或复用的I/O口等。

外部开关单元的主要功能是控制对输入模拟量的采集、处理、输出等操作;输出部分的主要功能是显示系统的状态信息,提供模拟量以及数字量的输出。通过一块LCD液晶模块显示系统的状态信息及提示按键输入信息,通过外部电路来输出存储数据。时钟采用带I2C总线接口的日历芯片PCF8583。由于2407A没有专用的I2C时序引脚,本系统可用软件来模拟I2C总线时序,将2407ASPI口的引脚SPISIM、SPISTE设置为I/O方式分别接PCF8583的SCL、SDA引脚,并且接上拉电阻。

随着数字信号处理器

[2]

4.结束语

本文研究的数据采集系统以具有快速运算能力的DSP为核心,在实时信号采集上同以单片机为核心的传统数据采集系统相比,实时性更好、准确性更高、稳定性更强,更加适应当前数字信息时代的需求和发展。科●

【参考文献】个DSP芯片并行处理的实用化研究,成为近年来DSP研究热点之一。

[1]张卫宁TMS320C2000系列DSPs原理及应用[M]国防工业出版社2002-04.在本系统基础上可以进一步扩展,利用数据通信单元和RS232总线与计算机对多个采集系统进行联机相互之间进行数据交换。由于

DSP芯片逐年增多和芯片价格的降低,多

2407A芯片采用的电源为3.3V,且其串行通信SCI接口为CMOS电

[3]刘和平,王维俊TMS320LF240xDSPC语言开发应用[M]北京,北京航空航天

平,而微机串口采用的是标准RS-232-CEIA电平(-3V～-15V为1,+

大学出版社,2003.

3V～+15V为0),因此,使用MAX3232E实现CMOS和EIA电平转换。2407与单片机的通信接口芯片可直接选择MAX488,接口电路符合RS-485标准。对外通信可利用CAN总线,实现现场总线控制。

[责任编辑:张艳芳]

[2]AvtarSingh,SSrinivasan,蒋晓颖译,数字信号处理DigitalSignalProcessing.[M]清华大学出版社,2005.

3.统模块的软件设计

采集系统的主要任务是对外部模拟量进行实时采集、数据分析、

数据显示及数据通信等。由于系统需要对大量的数据进行运算及存储,所以TMS320LF2407A软件采用C语言设计[3]。

TMS320LF2407根据开关信号的选择来执行任务,主要包括以下几个方面:

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