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多通道零相位差数据采集系统设计与实现

来源:今日电子/作者:上海船舶电子设备研究所 洪杭迪?? 2007年01月03日 ?? 收藏0

???????? 引言

???????? 数据采集技术是以前端的模拟信号处理、数字化、数字信号处理和计算机等高科技为基础而形成的一门综合技术,是联系模拟世界和数字世界的桥梁。它在许多领域得到了广泛的应用。数字技术促进了上述这些领域的发展,而反过来又对数据采集系统提出了愈来愈高的要求,本文所设计的16位16通道零相位差数据采集系统不仅具有较高的转化精度,而且提供多通道零相位差特性。正是由于各通道之间的信号在数字化之后,不存在相位差,这对那些诸如声纳阵列、多点振动检测、电力系统监测等需要对多路信号进行相位相关特性分析的事件而言,使用这种采集系统就特别有意义。USB接口的普遍性使本系统很容易与PC机接口。

???????? 1 系统设计

???????? 16位1

6通道零相位差数据采集系统的结构框图如图1所示。其核心部分是A/D转换器和DSP,此外还有一些外围电路。?

系统结构框图

图1:系统结构框图?


??????? ?1.1 A/D转换器的设计

???????? 为使转换能达到一定速率,选择16位并行接口A/D转换器。这种芯片好几家公司都有,表1列出了一些芯片的主要特性。

??????? ?A/DX(以上五种芯片的统称,下同)的详细特性请查阅各公司的产品资料。A/DX有两种工作模式:第一种如图2所示,R/C控制转换,CS接地。这种模式,每片A/DX都需要一片7416374来暂存转换结束的数据。第二种工作模式如图3,由CS来控制转换和读时序,这样可以省去7416374,使电路简化,但它的时序比较严格。启动转换时,R/C和CS要同时为低,且R/C要比CS提前10ns为低;读数据时,R/C为高,CS为低。幸好TI公司的DSP可以满足该时序要求。?

转换时序图
图2:由R/C控制的转换时序图(CS接地)
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由CS控制的转换和读时序图
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图3:由CS控制的转换和读时序图?


???????? 1.2 数字信号处理器设计

???????? 数字信号处理器(DSP)是针对数字信号处理的特点而设计的一种单片机,但现在它也广泛的应用于各控制领域。为了使本系统达到一定的采样率,并有一定的通道扩展率(可扩展到96通道),本系统采用了TI公司的16位定点的DSPTMS320C50。?

DSP读写信号时序图??
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图4:DSP读写信号时序图
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??????? 由图4可以看到IS、STRB和RD控制信号正好满足A/DX的时序要求。

?????? ?1.3 USB接口电路的设计

??????? USB接口可以有很多方法完成,如可以用专用USB接口芯片,也可以用带有USB接口的单片机或直接用FPGA来完成USB接口。本系统使用INTEL的带有USB接口的单片机8X930AX,它与普通的MCS51系列的单片机相比,只增加了USB接口,所以可以参考普通的MCS51系列单片机的设计。在8X930AX与DSP之间可以用一FIFO来缓存数据。

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多通道? 零相位差? 数据采集?

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