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基于 DSP 数据采集系统的设计

摘要

随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理已经成为高速实时处理

的一项关键技术，广泛应用在语音识别、智能检测、工业控制等各个领域。很

多要求对快速处理的实时数据采集处理系统，选用 DSP(数字信号处理器)作为

核心处理器。本文阐述了一种基于数字信号处理器的高速数据采集系统的总体

设计方法，分析了该系统在设计实现过程中需要解决的一些技术问题和难点，

并对系统各部分功能的实现方法作出了详细的分析和介绍。

本文设计的数据采集处理系统采用 TMS320F2812 作为核心处理器完成对模

带的 AD 模块作为系统的模数转换模块。经过试验结果检验，F2812 内部模数转

换器精度能满足系统的要求，本文还提出了提高转换精度、消除干扰的一些措

施。在采集速度方面，系统采用级联同步采样方式对信号进行采集，采集转换

速度可以大大提高。

由于本文所用的核心处理器 TMS320F2812 上电顺序与其它 DSP 不同，CPU

核先上电 I/O 外设后上电，针对这一问题，本文给出了一种电源供电设计方

案，解决了上电顺序的问题。由于需要采集处理的图像数据量较大，F2812 内

部的存储资源无法满足要求，本文结合 DSP 芯片存储结构的特点，给出了扩展

片外存储器的接口设计方案。

此外，本文还给出了系统的主要流程图，并详细叙述了系统的软件设计和

signal processing technology has been more and mole important in high-speed and

real-time processing.It is widely used in graph and image processing, voice

identification,intelligent checking,industry control and other fields.A lot of rea-

timedata acquisition and processing systems choose DSP(Difital Signal Processor)as

hiscore processor,which ask for dealing with the collecting image data fast.In this

paper,we proposed a high-speed data collection system based on the digital signal

processing.We solved a lor of technology problems and difficulties in the system

design and implement way of all kinds of function units is also introduced and

analyzed in this paper.

The data acquisition and processing system completes acquisition and processing

According to the system’s need,we choose the analog to digital unit inside DSP

asthe system’s through the compare of two design themes,which is proved to meet

theneed of the system totally through the results of tests.Some methods are also

bringedforward to improve to the precision of the internal A/D converter and remove

theelectric disturb.Furthermore,we use simultaneous sampling mode and

cascadedsequencer mode to improve the acquisition and convert speed.

As for the order of electrifying for core professor-TMS320F2812,it’s CPU is

electrified earlier than the I/O peripherals which is different from others.Aiming at

thisproblem,a power supply design method has been brought forward,which solves

theorder of electrifying.For the large amount of image data that requires to be

communication and code optimization.The development flow of USB firmware is also

introduced in this theme.

Key words DSP;data acquisition;USB

目录

摘要 ...............................................................................................................................I

Abstract ........................................................................................................................II

第 1 章 绪论 ................................................................................................................1

1.1 课题提出的背景和意义 ...................................................................................1

1.2 DSP 系统的构成及设计过程 ............................................................................2

1.3 课题研究的内容 ...............................................................................................3

1.4 论文的章节安排 ...............................................................................................3

2.2.4 其他器件的选型 ......................................................................................10

2.3 本章小结 .........................................................................................................11

第 3 章 系统的硬件设计 ..........................................................................................12

3.1 系统的前端数据采集 .....................................................................................12

3.1.1 采用 ADS8364 作采集芯片 ......................................................................12

3.1.2 采用 F2812 自带的 ADC 模块................................................................13

3.2 DSP 的外围电路设计 ......................................................................................15

3.2.1 电源电路 ..................................................................................................15

3.2.2 时钟电路 ..................................................................................................16

3.2.3 复位电路 ..................................................................................................18

第 4 章 系统的软件设计 ..........................................................................................25

4.1 系统的开发环境 .............................................................................................25

4.1.1 CCS 开发环境...........................................................................................25

4.1.2 USB 的固件开发环境...............................................................................26

4.2 DSP 部分的软件设计 ......................................................................................26

4.2.1 系统的初始化程序设计 ..........................................................................28

4.2.2 A/D 转换部分的软件实现........................................................................29

4.2.3 SCI 部分软件设计 ....................................................................................31

4.2.4 DSP 与 USB 通信部分的软件控制程序 .................................................32

4.2.5 命令文件的编写及程序的优化 ..............................................................33

附录 B.........................................................................................................................45

第1章 绪论

1.1 课题提出的背景和意义

随着微电子技术、计算机技术和通信技术的迅猛发展，数字化已广泛深入

地应用于现代国防,现代科技和国民经济的各个领域.在社会活动和个人生活中都

随处可见。20 世纪 60 年代以来，数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)

日渐成为一项成熟的技术,并在多项应用领域逐渐替代了传统模拟信号处理系统.

传统的信号处理系统采用模拟技术进行设计和分析，处理设备和控制器采用模

拟器件实现.与之相比，数字信号处理技术与设备具有灵活、精确、抗干扰能力

强、设备尺寸小、速度快、性能稳定和易于升级等优点,所以目前大多设备采用

数字技术设计实现

数字信号处理器(DSP)是一种特别适合于各种数字信号处理运算的微处理

器，也是嵌入式处理器的一种．通常，嵌入式处理器包括微处理器、微控制

器、数字信号处理器和单片机等。随着计算机和信息产业的告诉发展，特别是

数字信号处理器的诞生与快速发展，使各种数字信号处理算法得以实施实现，

使得数字信号处理学科在理论和方法上都获得了迅速发展。由于 DSP 具有丰富

的硬件资源，改进的并行结构、告诉数据处理能力和强大的指令系统，它已经

成为世界半导体产业中紧随微处理器与微控制器之后的又一个热点，在通信、

航空、航天、国防、工业控制、网络及家用电器领域得到了广泛的应用。

DSP 芯片在的高速信号处理方面具有速度快、运算性能好等优点，内部采

用改进的哈佛结构，使得微处理器 的并行处理能力大大增强

流行操作都增加了对 USB 的支持。与其他通信接口比较，USB 接口的最大特点

是易于使用，这也是 USB 的主要设计目标。作为一种高速总线接口，USB 适用

于多种设备，如数码相机、MP3、播放机、高速数据采集设备等。易于使用还

表现在 USB 接口支持热插拔，并且所有的配置过程都由系统自动完成，无需用

户 干 预

480MB/S(USB2.0 规范)的数据传输速率，扣除用于总线状态、控制和错误监测

等数据传输，USB 的最大理论传输速率仍达 1.2MB/S 或 9.6MB/S，远高于一般