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标  题: 高速多通道同步DSP数据采集系统          dormouse 
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标  题: 高速多通道同步DSP数据采集系统
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高速多通道同步DSP数据采集系统 

重庆大学电气工程学院(400044) 刘和平 周小军 

    本文利用TI十六位定点DSP TMS320F206 和五片四通道同步十二位AD转换器
AD7874构成了实时高速二十通道的同步DSP数据采集系统，充分发挥了DSP强大的数
据处理能力，同时将分析结果实时以文本或图形两种方式在LCD上显示出来，收到
了较好的效果。  
1.概述 
    TMS320C2XX是TI公司继TMS320C2X和TMS320C5X之后推出的一种低价格、高性能
的十六位定点运算DSP。TMS320C2XX的体系结构设计基于TMS320C5X，它具有以下特
点：  
（1） 增强的TMS320结构设计，改进的哈佛结构，将数据总线和程序总线分开，具
有多级流水线。 （2） 高性能、低功耗的静态CMOS工艺；运行速度快，执行速度
可达40MIPS。 （3） 高度专业化的指令集，便于优化算法；存贮器资源丰富，可
寻址224k存贮空间。 （4） 丰富的片上外设，包括锁相环、定时器、同步和异步
串行口、通用I/O口等。 （5） 具有遵循IEEE1149.1标准的片内JTAG仿真接口，可
在线对程序进行仿真调试和下载。  
    本文以TMS320F206为核心，设计并制作了高速多通道的同步数据采集系统。
TMS320F206除具有TMS320C2XX的共同特征外，它的最大特点在于片内带有32k的
Flash存贮器，可多次擦写，为开发程序带来很大方便。同时，为了对数据进行快
速同步采集，利用模拟器件公司的四通道十二位同步AD转换器AD7874来实现。
AD7874是专门针对需要对数据进行同步采集而设计的，片内带有四个采样/保持器
和一个多路转换开关，全部四通道的采样频率为29kHz，自带片内参考源。为了将
采样数据显示出来，利用EDM240128图形点阵液晶显示器模块完成显示。该模块采
用东芝T6963C作为显示控制芯片，能与微处理器直接接口，具有片内CGRAM发生器
，可管理64kRAM，可以图形、字符及图形和字符合成方式进行显示，还可以实现字
符方式下的特征显示。另外，本系统还带有RS－485通用串行接口，可以很方便的
与其它单片机或PC机通讯。本系统充分利用以上芯片的优点，能实时对二十路信号
同步采集，结合DSP强大的数字信号处理功能，对输入信号进行FFT变换和处理，完
成各次谐波分析，并在液晶屏上用字符或图形两种方式分别将各路采样值和变化曲
线、频谱图等显示出来。  
  
２.系统结构框图及工作原理  
    高速多通道同步DSP数据采集系统的原理框图如图一所示。
上图中，五片四通道同步数据采集器AD7874的地址和数据总线均与TMS320F206的地
址和数据总对应相连，考虑到F206的驱动能力和系统工作的可靠性及稳定性，在
F206的地址和数据总线输出端加有双向总线驱动器74LS245，由74LS245来完成外围
扩展芯片的驱动。为了实现AD片间真正的同步采样，各个AD的启动由单片机的同一
I/O端口来控制，这样只要F206使该端口有效就可以同时启动AD，从而实现了二十
路输入的同步采样。为了避免参考源所引起的误差，各个AD使用同一AD自带的内部
参考。
TMS320F206内部具有一个十六位的定时器，本系统中利用它来控制采样的时间间隔
，根据预估的采样和处理时间设定定时器的初值，可满足等间隔采样的要求。为简
化地址译码电路的设计和增加设计的灵活性，利用GAL16V8可编程器件进行地址译
码，分别控制AD的启动、各片采样值的读取和选通LCD模块。  
    由于液晶显示模块EDM240128是八位uP接口的，故只须将TMS320F206的低八位
总线与之相连即可。尽管相对快速的DSP而言，EDM240128是一慢速的外设，但
TMS320F240内置等待状态产生器，在CPU读写存贮器或端口时，通过增加0～7个等
待状态，可以加长CPU等待外部存贮器或外部I/O口响应的时间，TMS320F206的机器
周期为50nS ，这样可得到的最大等待时间为350nS，已能完全满足EDM240128的要
求，从而可省去READY信号产生电路。 
RS－485是一种平衡差分驱动、半双工的串行通信接口标准，它具有传输距离远、
抗干扰能力强、较高的数据传送速率和便于构成分布式测控网络等优点。MAX485是
用于RS－485通讯的低功率收发器，只需＋5V电源即可，本系统利用它引出了一个
RS－485串行口。  
3.软件设计和调试
    因为本系统的软件结构较为复杂，涉及的算法较多，故采用了模块化、由顶向
下、逐步细化的结构化程序设计方法，实践证明这一方法可节省软件工作量、提高
工作效率，取得了成功，整个软件设计流程见图二。  
    系统上电CPU复位后，首先由TMS320F206完成自身的初始化，包括配置RAM块，
设置数据页指针、中断和I/O模式，设置中断屏蔽位和等待状态位，设置定时器模
式、初值、串行口等；然后对EDM240128初始化，包括清显示RAM，设置文本区、图
形区和显示方式，建立汉字点阵CGRAM等；然后开EDM240128文本显示和中断，启动
AD等待中断；最后进入循环数据采样、处理、显示和串行通讯，完成实时采样、数
据处理、液晶显示和串行通讯。 ---- 本软件的调试采用了TI的XDS510 TMS320系
列JTAG硬件仿真器。由于它与目标系统之间采用了JTAG接口（基于IEEE1149.1标准
），从而可真正做到完全的硬件仿真，在仿真时不占用硬件资源，且可随时察看
CPU内部及外设的工作情况，为程序的调试和除错带来极大方便，仿真的结果与下
载代码运行的结果几乎没有出入。  
4.结束语 
    本文论述并实现了高速多通道同步DSP数据采集系统，以高性能的TMS320F206
十六位定点DSP为核心，充分利用其强大而高速的数据处理能力对采集的数据进行
复杂的运算，并快速得出结果，在LCD上以文本或图形两种方式实时而生动的输出
处理结果，界面友好，十二位高速的同步AD转换器又保证了采样的快速性、准确性
和同步性。因而，本系统达到了预期的目的和效果，完成了设计的功能。  


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    I am dormouse.    我是睡鼠
    too lazy.

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