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◇ 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。以太网主控芯片MX98728EC通过RJ45接口连接以太网,扩展一片SRAM作为以太网数据收发数据存储器。EEPROM存储以太网卡的MAC地址、I/O基地址、中断线选择等配置寄存器初始化数据。CPLD3通过DSP高位地址线的译码,控制以太网芯片的片选和提供以太网接口部分的复位信号等。DSP和以太网的接口部分硬件设计如图3所示。
3 数据采集处理系统的软件设计
C6000系列DSP芯片的硬件资源为高性能提供了必要条件,应该充分利用这些硬件资源及开发工具,使代码达到所期望的性能。在DSP嵌入式系统的基础上,集成已经封装的TCP/IP协议栈,增加网络连接代码,这是软件编程时应该着重考虑的问题。因为DSP系统硬件及以太网协议的复杂性,本系统中的软件编程是一个关键的难点。
本系统的软件设计过程中,采用了TI基于C6000系列DSP的实时操作系统DSP/BIOS和DSP/BIOS提供的实时数据交换功能RTDX(Real-Time-Data-eXchange)。DSP/BIOS针对DSP的应用环境,通过一系列的对象模块,向开发者提供了一个实用优秀的实时操作系统。它可以帮助用户提高软件的模块化、并行性和维护性等,有利于降低系统成本和缩短开发周期。运行于该操作系统之上的应用程序,在开发时间、软件维护和升级等方面都有了极大的提高。实时数据交换RTDX是DSP/BIOS提供的一个全新功能。在很多应用中,要求DSP从主机中实时地读取数据或者向主机实时地输出数据,而不能够停下来。
因为本系统的软件结构较为复杂,涉及的算法较多,故应采用模块化、由顶向下、逐步细化的结构化程序设计方法。这一方法可节省软件工作量、提高工作效率。图4为简化的数据采集处理主程序流程图。
结 语
实践证明,根据以上方案设计的基于DSP和以太网的数据采集处理系统,可以很好地实现对模拟信号进行采集和处理的功能。在此基础上,也可以作为基于DSP嵌入式系统和以太网的网络测试平台开发过程中重要的调试工具,从而加速把以太网集成到测试、采集和工业I/O仪器中的开发进程。
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