基于DSP和以太网的数据采集处理系统

随着测试技术的不断发展进步,低功耗、高性能的dsp可取代通用单片机,用在数据采集处理系统中;以太网技术也正在数据采集、测试测量技术中发挥越来越大的作用。本文主要从软件、硬件出发,介绍一种基于dsp和以太网的数据采集处理系统的设计思路及实现。

  1基于以太网的数据采集处理系统

  由于生产和科研领域对测试的要求越来越高,所需测试和处理的数据量也越来越大,可能需要多个测试仪器同时进行处理,也可能需要在各测试仪器之间进行数据交换;而且,有些时候不适合工作人员亲临现场,这时就需要进行网络控制。以太网技术在数据采集处理系统中的应用如图1所示。

  

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  和现在使用于工业现场比较多的现场总线比较,以太网最大的特点是开发性好、成本低。通过把复杂的tcp/ip协议封装而提供的各种网络测试技术,使得网络测试的开发变得不再复杂;同时,网络测试带来的巨大效益,使得网络测试在测试自动化领域能够得到广泛的应用。以太网作为分布式测试的一个网络方案,其潜力无疑是巨大的。

  以太网接口控制器和dsp微处理器的价格不断下降,使得以太网直接集成到基于dsp等嵌入式系统的测试、

采集和工业i/o设备中成为一个越来越明显的趋势。基于以太网的i/o设备是将以太网接口直接嵌入到设备内部。所以一般来说,在网络进行数据采集时,可以有更小的设备体积,安装也更灵活。和一些现在使用于工业的其它通信方案比较,以太网方式通常需要更强大的微处理器和内存。而现在网络和计算机技术的发展,特别是dsp技术的应用,可以大大地降低这方面的成本。

  2数据采集处理系统的硬件设计

  该系统以ti公司的tms320c6000(以下简称c6000)系列dsp中的tms320c6211和10/100m自适应以太网控制芯片mx98728ec为核心,主要包括adc数据采集、dsp数据处理和以太网接口三个部分。图2为数据采集处理系统框图。

  

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  图2数据采集处理系统框图

  (1)c6000系列dsp

  c6000是1997年美国ti公司推出的新一代高性能dsp芯片。这种芯片是属于定点、浮点兼容的dsp系列。其中定点系列是tms320c62xx,浮点系列是tms320c67xx。c6000片内有8个并行的处理单元,分为相同的两组。芯片的最高时钟频率可以达到300mhz,当芯片内部8个处理单元同时运行时,其最大处理能力可以达到2400mips。本数据采集处理系统采用tms320c6211。

  (2)以太网控制器mx98728ec

  mx98728ec是一个通用的单片10/100m快速以太网控制器。通过它的主机总线接口,可以实现各种各样的应用,而不需要或者只需极少的外部控制逻辑。单片的解决方案可以减小电路板的尺寸和板上芯片的数量,以降低系统的成本。mx98728ec的特点如下:

  ◇32位通用异步总线结构,支持频率最高到33mhz;

  ◇单片解决方案,集成了10/100mtp收发器;

  ◇可选的外部收发器mii接口;

  ◇完全兼容ieee802.3u协议;

  ◇支持16/8位打包缓冲数据宽度和32/16位主机总线数据宽度;

  ◇分离的tx和rxfifo,支持全双工模式,独立的tx和rx通道;

  ◇丰富的片上寄存器,以支持各种各样的网络管理功能;

  ◇支持16/8位的用于打包缓冲器的sram接口,支持片上fifo的突发dma模式;

  ◇自动设置网络速度和协议的nway功能;

  ◇可选的eeprom配置,支持1kb和4kb的eeprom接口;

  ◇支持软件eeprom接口,方便升级eeprom的内容。

  (3)系统结构

  ①adc数据采集部分。cpldl由dsp提供时钟信号,主要作用是提供扫描表sram的地址。扫描表sram的数据由dsp写入。扫描表的数据输出对拟进行a/d转换的模拟通道进行选择和对仪表放大器进行增益选择。adc采用14位的ltcl416。32路模拟信号通过多路复用器,选择其中1路信号,进入仪表放大器放大之后,进入adc。adc的转换时钟由dsp的定时器提供。

  ②dsp数据处理部分。adc转换后的14位数据通过fipo进入dsp进行处理。fifo采用4片cy7c425形成乒乓结构,以实现模拟信号的不间断采样。dsp扩展一片flash存储器,作为dsp的程序存储器。另外,还扩展了一片sram,作为程序缓存,脱机运行时,dsp将flash中的程序写入sram,再写入dsp内部ram。cpld2主要是用于控制fifo的读写,并且提供以太网接口部分的控制信号。dsp系统中的数字信号处理算法重点实现滤波、采样率变换、非线性修正和温漂修正等。

  ③以太网接口部分。以太

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计