雙CPU數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設計
在嵌入式控制系統(tǒng)中經(jīng)常需要對現(xiàn)場物理量進行數(shù)據(jù)采集與實時處理,且要求系統(tǒng)具有良好的人機交互功能,這時僅采用DSP處理器往往不能滿足要求。本文選擇以單片機為主處理單元(主要完成各種控制和接口功能)、DSP芯片為從處理單元(主要完成數(shù)據(jù)運算和處理)的系統(tǒng)結構方案,該系統(tǒng)可獨立使用,也可與上位PC機進行通信。
本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/150528.htm1 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)硬件總體設計方案
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 是指運用計算機處理信息而構成的系統(tǒng)。其主要功能是將輸入的數(shù)據(jù)信息進行加工、整理,計算各種分析指標,變?yōu)橐子诒蝗藗兯邮艿男畔⑿问?,并將處理后的信息進行有序貯存,隨時通過外部設備輸給信息使用者。系統(tǒng)由MCU處理器、DSP處理器、8位高速A/D轉換器以及FLASH存儲器等部分組成,傳感器的信號送入高速A/D轉換器進行模數(shù)轉換,結果送入DSP中。這里DSP芯片采用了TI公司具有高速數(shù)據(jù)運算和處理能力的TMS320VC5402,運算結果通過HPI傳送到單片機,利用單片機方便的接口電路和控制功能,輸出并顯示結果或送入PC機做進一步處理。圖1為該系統(tǒng)的結構框圖,其中FLASH用于存放自舉引導程序。
2.1 A/D接口電路設計
隨著數(shù)字技術,特別是信息技術的飛速發(fā)展與普及,在現(xiàn)代控制、通信及檢測等領域,為了提高系統(tǒng)的性能指標,對信號的處理廣泛采用了數(shù)字計算機技術。由于系統(tǒng)的實際對象往往都是一些模擬量(如溫度、壓力、位移、圖像等),要使計算機或數(shù)字儀表能識別、處理這些信號,必須首先將這些模擬信號轉換成數(shù)字信號;而經(jīng)計算機分析、處理后輸出的數(shù)字量也往往需要將其轉換為相應模擬信號才能為執(zhí)行機構所接受。這樣,就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁作用的電路--模數(shù)和數(shù)模轉換器。
將模擬信號轉換成數(shù)字信號的電路,稱為模數(shù)轉換器(簡稱A/D轉換器或ADC,Analog to Digital Converter);將數(shù)字信號轉換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉換器(簡稱D/A轉換器或DAC,Digital to Analog Converter);A/D轉換器和D/A轉換器已成為信息系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。
該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)首要的任務是將傳感器的信號經(jīng)過調理后進行A/D轉換。為了實現(xiàn)高速、實時的數(shù)據(jù)采集轉換和處理,系統(tǒng)中A/D轉換模塊采用了TI公司的8位并行A/D器件TLC5510A[3-4],最高頻率可達20MHz,能實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)采集。該模塊采用單一+4V電源供電,正常工作時的最大功耗為150mW,適合便攜式儀器儀表使用。傳感器的信號通過TLC5510A的模擬量輸入引腳送入,利用DSP內部定時器來控制A/D采樣率,在每次產(chǎn)生定時器中斷時對數(shù)據(jù)進行讀取,這樣可通過設置定時器的初始值來改變采樣率。圖2為A/D轉換接口電路圖,其中為片選端,低電平有效,時鐘由DSP內部時鐘提供,送入A/D芯片的CLK引腳。轉換后的8位數(shù)字量經(jīng)電平轉換(A/D轉換器和DSP工作電壓不同)后直接送入DSP中,結合相關算法進行數(shù)據(jù)處理。
2.2 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)FLASH引導加載[5]
由于系統(tǒng)用于便攜式儀器中,加電后要有獨立運行的能力,而所使用的DSP芯片內無永久性存儲器,所以系統(tǒng)運行時需進行自舉引導。DSP為脫機運行提供了五種引導模式,分別是:主機端口(HPI)引導模式;串行EEPROM引導模式;并行引導模式;標準串行口引導模式;I/O引導模式。其中并行引導方式在這里被認為是最佳的,但是SPI EEPROM引導方式價格偏高,而并行引導方式則可以采用FLASH,因為FLASH種類很多且價格較低,可以充分體現(xiàn)系統(tǒng)的性價比優(yōu)勢,故該系統(tǒng)中采用并行引導方式實現(xiàn)程序的自舉引導加載。
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