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论文研究-基于TMS320F2812的数据采集系统的设计 .pdf 评分

基于TMS320F2812的数据采集系统的设计,薛冰,胡堃,本文设计的数据采集处理系统采用TMS320F2812作为核心处理器来完成对模拟信号的采集、处理,并采用该芯片自带的A/D转换模块实现数据采集
国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 当复位信号被确认后,TMS320F2812的处理器进入了一个确定的状态。作为硬件复位 65的一部分,所有当前操作均被放弃,流水线被清除,CPU的寄存器都进行复位。这个电路 也同时为CY7C68013芯片提供了复位信号。 电源电路 本设计中用到了5V、3.3V和1.8V的电源,TMS320F2812采用3.3V的外设供电和18V 的内核供电,CY7C68013采用3.3V供电,电源电路设计如图3所示 R IK 7.5K R3 IK GND PG R4 FB/PG FB/C OUT OUTPUT IN +1.8V OUT TPS75733 TPS76801 C4+ C3 OluF uF 图3电源供电电路 Fig 3 Powcr supply circuit 75 在左边的TPS75733使能端接地,即直都是使能的,当其2管脚IN有+5V的输入信 号时,4管脚OUT输出+3.3V电压,此时为IMS320H2812的IO供电;与此同时1PS75733 的管脚5置低,使能TPS76801,其输出为两个OUT管脚(管脚5和6),得到HL.8V,为DSP 的内核供电。为了使输入电源更稳定质量更好,对于前端输入的+5V电压,用47μF的电 容对它进行滤波,同样为了使DSP的供电电源更稳定质量更好,我们对TPS75733和 80TPS76802芯片的输出电源也做了滤波处理,分别在输出+3.3V和+1.8V处分别用10μF的 电容来滤波。外为了方便观察电源的通断,在电源的输入端设置了电源指示灯LED,在 +5电源输入时二极管LED将发光 时钟电路 DSP和其他的微型处理器一样,需要晶振才能正常工作,TMS320F2812芯片内含一个 85基于可编稈PLL( Programmable Phase- Locked Loop)的时钟模块,该模块为芯片提供了所有需 要的时钟信号,另外还提供了低功耗方式的控制入口,PLL具有4位比例控制,用来选择不 同的CPU时钟速率,对于CY7C68013芯片,选用24MHz的晶振通过内部倍频的方式让芯 片达到理想的工作频率,时钟电路如图4所小。 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn XI/XCLKIN XTALIN 30MHZ TMS320F2812 CY7C68013 124 MHZ BopF 22pF X2 XTALOUT 图4付钟电路 Fig 4 Clocking circuit 电路 在系统成功应用之前,我们要做大量的调试工作,以确保软件程序正常工作,为了方便 95软件调试,JTAG接口非常重要,只有当JTAG接口设置好了,才能通过仿真器被CCS识别, 从而进行大量的仿真测试。如图5是TMS320F2812的JTAG接口电路。 TMS TR ST TDI +3.3V 2.2K TDO JTAG 7 ICK IuF 12 EMUO 13 4 EMU I 4.7K 4.7K +3.3V +3.3V 图5JTAG电路 Fig 5 JTAG circuit 接口电路 如图6所示,将DSP芯片的 GPIOB口的16条信号线与USB的数据线FD相连接,作 为大批量数据传输的通道。将 GPIOA0设置为输岀,用来控制USB的同步吋钟,它只在同 步模式下使用;将 GPIOA1设置为输出,用米控制USB的写时序:用 GPIOA2米控制USB 105的硬提交管脚,USB的 Slave fifo模式默认512个字节作为一个传输包,若分包传输后剩 余数据不足一个包的话,可将此信号置0,实现剩余数据的硬提交;将 GPIOA3和 GPIOA4 设置为输出选通USB传输时使用的通道;将 GPIOA5和GPOA6分別与USB的满,空信号 相连接,用来监测USB的FIFO中的数据是否为满。 4 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn FD[0…15]K FLAGB GPIOB[o…15] GPIOA6 FLAC GPIOAS FIFOADDRI GPIOA4 FIFOADDRO GPIOA3 PKTEND GPIOA2 SLWR GPIOAl IFCLK GPIOAO CY7C68013 TMS320F2812 110 图6USB接口电路 Fig6 USB port circuit 在上位机处理采集数据时,DSP要不断的把人量的采集并处理好的16位数据通过USB 接口传到上位机中,USB采用 SLAVE FIFO模式,适合大数据量的通信 115 硬件原理图 数据采集系统硬件原理图如图7所示。 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn WDINIO s0历 ⅪAN L B 们 田a田 2MHZ (B GP(B m甲田 Y Y G]00 XALOT (FIOR GFIO3 GIOB4 012 ME105 (PO JTAG ISbILV L16 D[12 GPICAD 10073 Ⅺ XDSL 47K ADCNBI ADCNB2 NDONA2 ADCNB ADCNB4 AD①N6 PIOA3 4FIRCADRI 41 FRADXO Q45 ⅪAU XTALN (YTE801 KTALOUT FLI F D2 DPLUS B T/4 PAINT 244.3 13 OluF + 图7数据米集系统使件原哩图 ig. 7 The data acquisition hardware principle diagram 120 软件设计 系统上电后,稈序初始化要将DSP所有的应用的外设及时钟根据系统的需要置于初始 状态,若收到采集指令,则系统开启一个CPU定时器(具体时间可按照系统要求来设定), DSP将进行数据采集和处理,最后将处理后的有用数据送入USB中。USB部分的编程则要 125将采集数据送入到PC机中,交由上位机程序对数据进行只体的分析和处理,软件设计的流 程见图8。 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 上电 软件使能 ADC转换 系统初始化 有效数据 又 开始采集 命令 保存采集 的结果 定时器中 采集结束 断 数据处理 进入中断子稈序 传送数据给USB 中断结束 图8DSP数据米集和处咀程序设计流程图 Fig. 8 The program design flow chart of the DsP data acquisition and processing 130 结语 用TMS320F2812作核心处理器完成对模拟信号的采集和处理,这款DSP芯片有丰富的 片内外设,用它作为数据处理器进行电路设计,使系统具有体积小,速度快,处理能力强, 可靠性高以及功耗低等优点,并且电路结构更简单,成本低廉,开发周期较短,再利用USB2.0 135接口电路,提高了数据传输速度和采集精度,简化了接口电路,使得本数据采集系统具有非 常广阔的应用前景。 国武技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 参考文献 140[1]汪安民,程昱,徐宝根.DSP袄入式系统开发典型案例M].北京:人民邮电出版社,2007. [2]吴冬梅,张玉杰DSP技术及应用[M.北京:北京大学出版社,2007 [3]郭涛,张英祥,陈峰.基于TMS320F2812的数据采集监测系统设计[.机械工稈与自动化,2010、(1):7-8. 4」鲇丰山.TMS32F281XDSP原理及应用技术M.北京:清华大学出版社,2009 l5」胡荣强,郝艳杰,唐盛.USB接凵在数据采集系统中的应用刂.微计算机信息,2005、(21:151-152. 145|6」李鉴,黄大勇.基于CY7(68013的USB数据采集系统山徽计算机信息,2009、(25)97-98 7」郭翔宇,胡绍民,樊振方.一种基于USB2.0接山的高速数据采集系统的设计山业控制计算机,200 22(11):40-41 8

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