嵌入式系统/ARM技术中的基于多处理器技术的涡街流量计资源-CSDN文库

嵌入式系统/ARM技术

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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的基于多处理器技术的涡街流量计技术中的基于多处理器技术的涡街流量计

0 引言　　涡街流量计因其介质适应性强、无可动部件、结构简单等优点，在许多行业得到了广泛应用。传统

涡街流量计采用模拟信号处理方法，抗干扰能力差，且一般采用4～20mA的模拟量输出，因此不能满足当今现

场总线技术的发展和分布式控制系统实时性、稳定性、可靠性的要求。　　针对涡街流量计在低流速测量和信

号输出方面存在的问题，开发了基于多处理器技术的带PROFIBUS-DP接口的涡街流量计。　　1 系统总体设

计　　系统的总体设计从抗干扰、低功耗和带总线接口三个角度出发，主要分为四大部分：模拟信号预处理电

路、控制及传输电路、数字信号处理电路和PROFIBUS-DP接口电路。系统基本结构如图1

　　0 引言

　　涡街流量计因其介质适应性强、无可动部件、结构简单等优点，在许多行业得到了广泛应用。传统涡街流量计采用模拟信

号处理方法，抗干扰能力差，且一般采用4～20mA的模拟量输出，因此不能满足当今现场总线技术的发展和分布式控制系统

实时性、稳定性、可靠性的要求。

　　针对涡街流量计在低流速测量和信号输出方面存在的问题，开发了基于多处理器技术的带PROFIBUS-DP接口的涡街流量

计。

　　1 系统总体设计

　　系统的总体设计从抗干扰、低功耗和带总线接口三个角度出发，主要分为四大部分：模拟信号预处理电路、控制及传输电

路、数字信号处理电路和PROFIBUS-DP接口电路。系统基本结构如图1所示。基于单片机和DSP相结合的双核技术，可以充

分发挥 MSP430强大的控制功能和DSP强大的数据处理能力，来解决涡街流量计的抗干扰问题，提高系统的实时性和可靠

性。选用同类产品中超低功耗型号的DSP 和单片机，低功耗的系统外围芯片；充分利用MSP430单片机的高集成度和DSP的

HPI接口的强大功能，省去需要外接的12位A／D和用于存放DSP程序的Flash ROM，降低系统的功耗。SPC3集成了

PROFIBUS-DP物理层和数据链路层的完整协议，为涡街流量计的总线接口提供了廉价的配置方案。整个系统实现简单、方

便，既节约了成本，又缩小了体积。

　　2 系统硬件设计

　　2．1 模拟信号预处理电路

　　模拟信号预处理电路包括电荷放大器、差动放大器和抗混迭滤波器。模拟信号预处理电路通过以运算放大器为主体的模拟

电路对采集到的电荷信号进行三方面的处理：通过输入级的电荷放大器将涡街传感器压电检测元件输出的交变电荷信号转换为

电压信号；通过差动放大器和其它级电路的放大功能实现交变信号的幅值放大；通过抗混迭滤波器实现信号ADC(模数转换)之

前的抗混迭滤波。

　　2．2 控制及传输电路

　　控制及传输电路以超低功耗的MSP430F149单片机为核心，实现参数设置、数据采集、数据传输、显示等功能。

MSP430F149内部集成的12位A／D实现了高精度的实时数据采集，丰富的外部接口实现了键盘的操作、HPI模拟时序、LCD

显示及对外通信的功能。这种强大的控制功能是DSF呒法替代的。

　　2．3 数字信号处理电路

　　数字信号处理电路以DSP为核心，MSP430为辅助的电路，DSP选用 TMS320C5416(简称5416)，它是一个工作灵活、高

速、低功耗的16位定点通用DSP芯片，操作速率可达160MIPS，能够完全满足系统大计算量和实时性的要求。DSP的数据来

源于单片机的12位A／D采集到的数据，DSP与单片机之间通过主机接口(HPI)进行高速通信，当DSP接收到了涡街信号的数据

后，采用基于DFT的频率估计法对信号进行数字信号处理，处理后的结果再传回单片机。DSP与单片机的HPI接口电路的连接

示意图如图2所示。

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