基于dsp與cpld的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、自動(dòng)化技術(shù)羅軼群等:基于DSP與CPLD的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于DSP與CPLD的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)羅軼群,代作曉(中國(guó)科學(xué)院上海物理技術(shù)研究所上海200083)摘要:設(shè)計(jì)了利用TI公司的TMS320LF2407A系列DSP和Altera公司的MAXIIEPM570系列CPLD控制MAXIM公司的MAX194A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)一個(gè)多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。分析了MAX194A/D轉(zhuǎn)換器的工作性能,使用Altera公司的MAXIIEPM570系列CPLD在QuartusⅡ環(huán)境下使用VHDL語言實(shí)現(xiàn)了MAX194的模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口。介紹該

2、系統(tǒng)的工作原理,并詳細(xì)描述了CPLD,DSP以及MAX194之間具體的硬件電路接口的設(shè)計(jì)以及軟件的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞:DSP;CPLD;MAX194;CD4067中圖分類號(hào):TP274.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):10042373X(2008)152114203Multi2channelDataAcquisitionSystemBasedonDSPandCPLDLUOYiqun,DAIZuoxiao(ShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,ChineseAcademyofScience,Shanghai,200083,

3、China)Abstract:Thispaperintroducesasystemstructuremulti2channeldataacquisitionbasedonTITMS320LF2407ADSP,Al2teraMAXIIEPM570andMAX194A/Dconverter.ItanalysestheinteriorarchitectureoftheMAX194,usestheVHDLlan2guageunderQuartusIIenvironmenttocarryouttheMAX194A/Dconverterinterface

4、withtheMAXIIseriesCPLD.Andex2plainstheprincipleofthissystemanddescribesthehardwaredesignandsoftwaredesignfortheinterfacesamongMAX194,DSPandCPLD.Keywords:DSP;CPLD;MAX194;CD4067用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常需要對(duì)模擬序,使用SPI總線來接收A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字值,并進(jìn)行相量進(jìn)行測(cè)量,通常的方法是以MCU為主產(chǎn)生采集控制應(yīng)的處理。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。時(shí)序控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器

5、,并通過中斷或查詢的方式讀取轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。由MCU產(chǎn)生采集控制時(shí)序?qū)⒄加幂^多的系統(tǒng)軟硬件資源。而在一般復(fù)雜的多路信號(hào)測(cè)控系統(tǒng)中,MCU需要進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ),通訊,數(shù)據(jù)處理等多項(xiàng)工作,如果再需要其頻繁地產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換控制器的控制時(shí)序,將會(huì)影響系統(tǒng)的性能,嚴(yán)重時(shí)將會(huì)成為系統(tǒng)的瓶頸。本文采用CPLD產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換器的控制時(shí)序,使得CPLD主要實(shí)現(xiàn)A/D時(shí)序控制的功能,DSP主要實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制算法的功能。圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)以DSP和CPLD為核心,模擬信號(hào)從模擬多2.1主控DSP芯片TMS320LF2407A路開關(guān)CD4067接入,

6、利用CPLD進(jìn)行使能其輸入。使系統(tǒng)的主控制器采用了TMS320LF2407A,313V用DSP的GPIO口作為模擬多路開關(guān)的通道號(hào)的選靜態(tài)CMOS工藝,40MIPS,具有16位地址總線,16位擇。A/D轉(zhuǎn)換器使用MAXIM公司的MAX194,其控?cái)?shù)據(jù)總線,3個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)空間,包括可用的64kB程制時(shí)序由CPLD產(chǎn)生。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后,將會(huì)產(chǎn)生序空間,3515kB數(shù)據(jù)空間以及64kB的I/O空間。訪一個(gè)EOC信號(hào),該信號(hào)作為L(zhǎng)F2407的外部中斷,當(dāng)問不同的存儲(chǔ)空間時(shí),DSP有相應(yīng)的引腳作為選通信DSP接收到該轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào),進(jìn)入相應(yīng)的外部中斷

7、程號(hào),PS對(duì)應(yīng)程序空間,DS對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)空間,IS對(duì)應(yīng)IO空間,均為低電平有效。本系統(tǒng)將MAX194A/D轉(zhuǎn)換器收稿日期:2008201209114《現(xiàn)代電子技術(shù)》2008年第15期總第278期測(cè)試·測(cè)量·自動(dòng)化映射到I/O空間0000H27fffH,其使能的邏輯表達(dá)式START置高并檢測(cè)轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)EOC,當(dāng)它由高為:CS=A15+IS。多路模擬開關(guān)映射到I/O空間的電平變成低電平時(shí)即表示轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束。因此,這個(gè)狀8000H2ffffH,其使能邏輯表達(dá)式為:CS=A15+IS。式態(tài)與上個(gè)狀態(tài)一樣是看EOC信號(hào)是否有變化,若是有中IS是I/O

8、空間選通信號(hào)線。變化,則轉(zhuǎn)到下個(gè)狀態(tài),若是沒有變化,則將一直在這個(gè)TMS320LF2407A的內(nèi)部具有32kBFLASH程狀態(tài)中循環(huán),直到EOC信號(hào)有變化為止。序存