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(多图) 基于DSP(TM320C2812)的汽车运动参数测量存储及安全预警系统的设计

作者:freeeedoooom: EDN China?? 2008年12月18日 ?? 收藏0

  3.4 信号转换电路

  在本系统中应用的激光位移传感器输出部分是采用4~20mA的电流形式,为了便于测量需要将其转换为0~3V的电压形式,转换电路如图3所示。

转换电路

公式

  若取R=100,R1=4K,R5=24K,R6+R品=3K时,调整R使Vf=6V,则有:

  Vo=0~3V。

  由此,此电路就实现了4~20mA电流到0~3V电压的转换。

  3.5 模拟滤波电路

  汽车在运动过程中由于车体本身的震动和点火线圈产生的高压干扰信号都会影响数据的正常采集,该高压干扰信号通常用低通滤陷器和电源去耦滤除,而由于车体本身的震动产生干扰信号必须用陷波电路,陷波电路如图4所示。

陷波电路

  如图2和3所示的右半部分即为模拟滤波电路部分。电路中采用了简单的RC低通滤波电路,截止频率由公式f=1/2πRC得到,实验证明该低通滤波电路已能够满足电路滤波要求。

  3.6 A/D采集部分

  我们选的DSP(TMS320C2812)内含一个12位分辨率的、具有流水线结构的模-数转换器。此转换器的模拟电路包括:前端模拟多路复用器(MUXs)、采样-保持电路(S/H)、转换核、电压调节器以及其他模拟支持电路。数字电路包括:可编程转换序列发生器、转换结果寄存器、模拟电路接口、设备外围总线接口以及其他片上模块接口等。

  该ADC模块功能包括:它是一个12位的ADC核,内置双采样-保持器(S/H);可以选用序列采样模式或者并发采样模式;模拟输入范围为0~3V;快速的转换时间,可以运行在25MHz、ADC时钟或12.5MSPS;16通道输入,多路选择输入,满足我们的4通道要求;自动序列化即在单一时间段内最大能提供16个自动A/D转换,每个转换可编程对16个输入通道中的任何一个进行选择;16个转换结果寄存器(分别设定地址)保存转换数值。输入模拟电压的数字值为

并发采样模式

图5 并发采样模式(SMODE=1)

  系统中,我们选择并发采样模式,图5所示为并发采样模式的时序图,在该模式下,可以同时进行一对模拟数据的采样转换, CONVxx寄存器的最高位MSB被舍弃。每个采样-保持缓冲器对有关引脚进行采样,此引脚偏移量由CONVxx寄存器的低3位提供。例如,如果CONVxx寄存器包含的值为0110b,则S/H-A对ADCINA6进行采样,S/H-B对ADCINB6进行采样。S/H-A中的电压值首先转换,接着转换S/H-B中的电压。S/H-A的转换结果放在当前寄存器,S/H-B的转换结果放在紧接着的下一个寄存器ADCRESULTn中,然后寄存器指针加2。

  3.7 存储部分

  由于我们规定:每秒钟对信号采集一次,并进行处理存储,因此系统中需要容量较大的存储器。系统中我们选用ATMEL公司的AT45DB321C存储芯片存储的主要芯片,该芯片是一个容量达到32M的Data Flash存储器,采集到的信号经过处理后不断通过SPI接口传送到45DB321芯片中存储。

  TMS320F2812芯片与Flash存储器的通信采用SPI接口方式,接口电路如图6所示,数据传输率为25MHz(位/秒)。本设计中,DSP工作在SPI主机模式,SPI总线的数据传输都将由DSP发起。首先对SPI相关SFR SPICTL寄存器、SPICCR寄存器进行配置,使其工作在4线主模式。通信时首先选择Flash从器件,随后通过读取SPIDAT来进行读写操作。在使用Flash芯片进行读写操作时,首先要确定Flash存储器的状态。可通过写入D7H命令,读取状态寄存器判断设备是否Ready或处于Busy状态。确定状态后,可根据数据手册中的命令格式进行相关的读写以及擦除操作。

TMS320C2812与45DB321的硬件接口电路

图6 TMS320C2812与45DB321的硬件接口电路

  3.8 报警电路设计

  系统中,我们选用了一个简单的LED来报警,当汽车与前后测量的距离小于某个下限时,LED就会以一定的频率闪烁,产生报警。

  四、系统应用软件设计

  4.1 软件总体结构

  软件总体结构如图7所示。

软件总体结构

  编程所采用的软件环境是CCS公司开发的基于2000系列的开发环境CCS2000,整个运动状态信号数据采集的软件采用模块化结构,以便于维护和扩充,该软件主要包括初始化、动态校零、采样、模数转换、SPI通信存储管理、LED闪烁报警等常规模块,还包括运动状态信号数据预处理的专用滤波软件模块。如汽车的高压点火产生的干扰滤波及漂移滤波等。软件中还包含了由加速度信号转换到速度信号和位置信号的一系列算法。

  五、结束语

  应用DSP实现的运动信号数据采集器可以方便地采集并记录每一时刻的运行记录。克服了引线的麻烦,通过硬件和软件所采用的有关技术显著地改善了所采集运动信号的品质,该智能运动状态检测数据采集器运行稳定,能耗低,相信具有良好的应用前景。


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