摘 要： 提出了一種基于DSP的高速數據采集系統(tǒng)的設計方案，對其中高速A/D、高速緩存、DSP控制以及數據通訊接口等內容進行了討論，提出了更為有效的同步控制方式。該設計方案電路簡單、可進行多通道擴展、具有一定的通用性。
關鍵詞： DSP 高速A/D FIFO 異步串行通訊

1 同步與過程控制
在通常的數據采集系統(tǒng)中，測量過程是通過對A/D變換器的控制來實現的。但對于一個高速采集系統(tǒng)而言，這種方法有局限性。因為高速A/D建立穩(wěn)定的工作狀態(tài)需要相當長時間，頻繁的改變A/D的工作狀態(tài)會影響測量的，嚴重時會造成信號的失真。
在本設計方案中，同步命令并不直接作用于高速A/D。自通電時起，A/D和時鐘電路始終處于工作狀態(tài)，同步命令通過對高速FIFO的寫入端的控制，即允許或禁止對FIFO寫入，實現對采樣數據的取舍。與A/D相比，高速FIFO的寫有效時間為3ns，對同步和過程控制更為有利。
完整的測量過程是從DSP發(fā)出同步命令開始的。同步命令一方面觸發(fā)發(fā)射機工作，另一方面允許對FIFO寫入，對采樣的數據進行存儲。當存儲的數據到達預定的數量時，FIFO的特定狀態(tài)位置位，引發(fā)DSP外部中斷。在中斷服務程序中，DSP禁止對FIFO寫入、中斷數據的存儲，同時復位該狀態(tài)位。然后讀取數據，待完成數據處理過程之后，DSP對FIFO復位清零。此即完成測量。

3 高速緩存FIFO
高速緩存是系統(tǒng)中的一個關鍵環(huán)節(jié)，根據系統(tǒng)的需求我們選用CY7C4245。
CY7C4245是高速、低功耗4K×18 FIFO存儲器，讀寫周期為10ns，具有獨立的18位輸入、輸出接口和讀、寫時鐘信號，可以實現同步讀寫操作。CY7C4245提供五種狀態(tài)指示：Empty、Almost Empty、Half Full、Almost Full、Full，分別代表當前數據存儲的深度。其中Almost Empty和Almost Full為可編程空滿狀態(tài)位，可根據系統(tǒng)的需求對存儲進行設定。FIFO的狀態(tài)信息代表了已采樣的點數，當采樣點數達到預期的數量時，相應的狀態(tài)位置位，觸發(fā)DSP的外部中斷，中止測量過程，由DSP讀取數據進行處理。

4 DSP處理器
4.1 TMS320F206的特點
DSP是整個采集系統(tǒng)的，本文中選用 TMS320F206。該產品屬于TI公司采用CMOS集成電路技術生產的TMS320C2XX系列，設計結構及其匯編指令集與TMS320C5X相兼容，其主要特點如下：
(1)運算速度可以達到40MIPS；
(2)4.5K片內RAM和32K片內FLASH存儲器；
(3)32位算術邏輯單元和32位累加器；
(4)16位地址總線和16位數據總線；
(5)具有一個異步串行通訊接口和一個同步串行通訊接口，異步串行口具有波特率自動檢測功能；
(6)價格低廉。
4.2 數字信號處理
數字信號處理是DSP應用的主要方面。DSP所提供的數學運算能力和運算速度遠遠高于單片機，具有更為豐富的指令集和更大的內存空間，可以實現較為復雜的數學算法。
DSP首先要完成數制轉換，AD9432的量程為
-500mV～+500mV。對于負電平，采樣數據以二進制補碼的形式輸出，需將12位補碼轉換為16位二進制整數；更為重要的是DSP要實現系統(tǒng)所要求的數字信號處理算法，如快速維納濾波、FFT等。

5.3 串行通信軟件設計
為了提高效率，數據的發(fā)送和接收均采用中斷方式，串行通訊波特率為57600，匯編程序代碼如下：
串行口初始化：
setc INTM ；禁止所有中斷
splk #0ffffh ifr ；清中斷
splk #0000h 60h
out 60h wsgr ；清等待狀態(tài)
splk #0c180h 61h
out 61h aspcr ；復位異步串口，設發(fā)送、接收
中斷，一個停止位
splk #0e180h 61h
out 61h aspcr ；配置異步串口
splk #4fffh 62h
out 62h iosr ；復位異步串口各狀態(tài)標志
splk #002Bh 63h
out 63h brd ；設波特率為57600
splk #020h imr ；允許異步串行中斷
mar arl
lar arl #rxbuf ；設緩沖區(qū)指針
mar ar0
lar ar0 #size ；設緩沖區(qū)大小

發(fā)送中斷服務程序：
．．．．．．．．．．
splk #0ffffh ifr ；關中斷
out + adtr ；發(fā)送數據
mar ar0 ；發(fā)送計數
banz skip arl ；若仍有數據，發(fā)送
緩沖區(qū)指針加１
skip splk #0020h ifr ；允許中斷
clrc INTM ；清中斷
ret
接收中斷服務子程序：
．．．．．．．．．．．．
splk #0ffffh ifr ；關中斷
in 68h iosr
bit 68h 7
bcnd skip ntc ；檢測接收標志位
in adtr ；讀數據
mar ar0
banz skip arl ；接收數據計數
．．．．．．．．．．．．
skip splk #0020h ifr ；開中斷
clrc INTM
ret
其中ifr為中斷標志寄存器；aspcr為異步串行口控制寄存器；imr為中斷屏蔽寄存器；iosr為i/o狀態(tài)寄存器；wsgr為等待狀態(tài)寄存器。