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《基于dsp和光纜通信的遠程高速數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于DSP和光纜通信的遠程高速數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用
2、第1...摘要：介紹一種以TMS320VC5402DSP為核心處理器的高速遠程數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以分時采集方式對多路模擬信號進行數(shù)據(jù)采集，采樣率達40MHz。經(jīng)過高速處理器的實時處理，通過光纜將數(shù)據(jù)傳送到主控計算機端，作進一步處理與分析。該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于需要較高頻率遠程模擬信號的采集處理場合。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展，ＤＳＰ技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。將ＤＳＰ技術(shù)應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)采集，可以對采集數(shù)據(jù)進行實時處理，同時將高速光纜通信技術(shù)應(yīng)用于遠程數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)傳遞，能夠使采集的大量信號高速可靠地傳遞至主控計算機作進一
3、步的分析處理。本文介紹了一種使用ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２作為處理器，用高速Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換芯片進行數(shù)據(jù)采集與處理，使用光纜進行數(shù)據(jù)通信的高速遠程數(shù)據(jù)采集板。將此采集板應(yīng)用于油田超聲波測井系統(tǒng)，為探測油井下內(nèi)壁、壁厚以及油井外固井水泥環(huán)的情況提供充分的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。作為一個使用ＤＳＰ芯片作為處理器的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不但要完成數(shù)據(jù)的采集工作，而且還要能夠?qū)?shù)據(jù)進行實時處理，然后將數(shù)據(jù)傳遞至遠處控制端。同時，數(shù)據(jù)采集部分還要能夠接收遠端控制端發(fā)出的命令，及時對數(shù)據(jù)采集進行總體上的控制。此遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要完成的基本功能是：接收地面主控計算機發(fā)出的控制命令，自動完成多路超聲波電信號的采集工作：將信號放大
4、，濾波處理后數(shù)字化，經(jīng)過短暫存儲及初步處理，將數(shù)字化的超聲波信號分組，傳遞至地面主控計算機，供分析軟件進行數(shù)據(jù)分析。１系統(tǒng)硬件的設(shè)計整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集和計算機控制卡兩部分組成。數(shù)據(jù)采集部分完成超聲波信號的放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及處理和傳輸控制；計算機控制卡接收由數(shù)據(jù)采集卡經(jīng)過光纜傳遞的數(shù)據(jù)信號，送至計算機ＰＣＩ總線，由處理軟件進行數(shù)據(jù)處理。ＰＣＩ控制卡經(jīng)過控制軟件向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令，使數(shù)據(jù)采集卡根據(jù)命令改變工作狀態(tài)。１．１數(shù)據(jù)采集卡的硬件設(shè)計圖１為數(shù)據(jù)采集卡部分的電路原理圖。由于數(shù)據(jù)采集板工作在惡劣的環(huán)境中，要求硬件電路保證完成盡可能多工作的同時，使用盡可能少的器件，以保證采集板
5、能夠長時間地穩(wěn)定工作。數(shù)據(jù)采集板的核心處理器是ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２。該芯片是ＴＩ公司ＴＭＳ３２０ＶＣ５４ｘ系列的ＤＳＰ芯片，是為實現(xiàn)低功耗、高性能而專門設(shè)計的定點ＤＳＰ芯片，主要應(yīng)用在通信、數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)中。該芯片采用ＣＭＯＳ制造工藝，屬于第七代ＤＳＰ產(chǎn)品，它的工作頻率可以根據(jù)需要進行調(diào)整。由于ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２芯片內(nèi)部不帶ＦＬＡＳＨ程序存儲器，因此，在采集板上要讓ＦＬＡＳＨ存儲器保存程序。使用的芯片是ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ。此芯片是ＳｉｌｉｃｏｎＳｔｏｒａｇｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ生產(chǎn)的２５６Ｋ字節(jié)的１６位ＦＬＡＳＨ存儲器。在電路啟動時，由ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２內(nèi)部ＲＯＭ中的引
6、導(dǎo)程序?qū)⒋鎯υ冢疲蹋粒樱戎械墓ぷ鞒绦蜣D(zhuǎn)移到ＳＲＡＭ中，提高程序運行效率，降低對外部ＲＯＭ的速度要求。這樣，不僅可以提高系統(tǒng)硬件的成本，而且可以提高系統(tǒng)的整體抗干擾性。ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２ＤＳＰ芯片內(nèi)帶１６Ｋ字節(jié)的ＲＡＭ，其中一部分用來運行程序，另外一部分可以用來存儲臨時數(shù)據(jù)，片內(nèi)的ＲＡＭ存儲器不能滿足數(shù)據(jù)存儲容量的要求，因此在采集板上還要擴充一部分ＳＲＡＭ。此采集卡上使用的ＳＲＡＭ芯片為ＣＹ７Ｃ１０２１。此芯片是Ｃｙｐｒｅｓｓ公司生產(chǎn)的１６位６４Ｋ字節(jié)的靜態(tài)ＲＡＭ存儲器，采用ＣＭＯＳ工藝，具有自動低功耗模式的功能，降低系統(tǒng)功耗，保證低散熱量。Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換電路使用ＴＬＣ５５４０模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片
7、，這是ＴＩ公司的８位Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器，它的最高轉(zhuǎn)換速率可以達到每秒４０兆字節(jié)。ＴＬＣ５５４０采用了一種改進的半閃結(jié)構(gòu)，使用ＣＭＯＳ工藝，因而大大減少了器件中比較器的數(shù)量，而且在高速轉(zhuǎn)換的同時，能夠保持低功耗，在推薦的工作條件下，其功耗僅為７５ｍＷ。使用ＴＬＣ５５４０進行數(shù)據(jù)采集的控制信號由ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２產(chǎn)生，采樣時鐘經(jīng)過５４０２的ＣＬＫＯＵＴ端口分頻得到。當(dāng)采集卡進行數(shù)據(jù)采集時，首先ＤＳＰ芯片選通要采集的模擬信號通路，將經(jīng)過處理的模擬信號送至ＴＬＣ５５４０的模擬輸入端口，然后ＤＳＰ芯片通過地址使能轉(zhuǎn)換芯片ＴＬＣ５５４０，控制轉(zhuǎn)換芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量，送至數(shù)據(jù)總線。
8、由于ＴＬＣ５５４０是８位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，因此只將８位數(shù)字信號送至數(shù)據(jù)總線的低８位上，由ＤＳＰ芯片進一步處理。遠程數(shù)據(jù)采集，采集端與控制端之間必須要使用高速通信電路，使得兩端能夠及時通信。在本采集系統(tǒng)中，為解決高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，選用了光纜進行數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)代光通信技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)使光纖通信的速率可以達到每秒鐘幾Ｇ比特，中繼距離也可達幾百千米，因此使用光纜進行數(shù)據(jù)通信，無疑是解決高速率遠距離數(shù)據(jù)傳輸問題的好方法。由于光纜本身的
