基于DMA的信號(hào)采集通道設(shè)計(jì)

摘 要：DSP信號(hào)采集系統(tǒng)中，經(jīng)常需要將大量外部AD數(shù)據(jù)搬移到DSP內(nèi)存中，極為費(fèi)時(shí)。本文擬設(shè)計(jì)一種基于DMA的數(shù)據(jù)通道，CPU不再直接參與數(shù)據(jù)搬移。方案中給出了通道工作機(jī)制、信號(hào)調(diào)理電路、芯片接口電路及DMA數(shù)據(jù)幀傳輸方式。該設(shè)計(jì)能極大節(jié)約CPU資源，有效保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。

關(guān)鍵詞：DMA；信號(hào)采集；DSP

引言

同頻信號(hào)的相位差檢測(cè)在衛(wèi)星導(dǎo)航、激光測(cè)距、振動(dòng)檢測(cè)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。在目前常見(jiàn)的相位差檢測(cè)方法中，DFT頻譜分析法對(duì)諧波和隨機(jī)噪聲干擾有較強(qiáng)的抑制能力，且能夠利用FFT快速算法，因此常采用DSP芯片作為硬件平臺(tái)。多點(diǎn)采樣做DFT運(yùn)算，將有助于提高精度，但大量的數(shù)據(jù)，需要從外部AD芯片搬移到DSP芯片內(nèi)存中去，將是一項(xiàng)龐大的工程，特別在需要對(duì)信號(hào)連續(xù)采集的工程應(yīng)用中。若CPU同時(shí)還必須響應(yīng)其他亟需處理的中斷，系統(tǒng)將不堪重負(fù)。為此，擬采用一種DMA方式的數(shù)據(jù)搬移，將大量數(shù)據(jù)從“后臺(tái)”存儲(chǔ)到DSP內(nèi)存中。

1 通道設(shè)計(jì)

本文擬設(shè)計(jì)一種更高效的信號(hào)采集通道，如圖1所示，待采集信號(hào)首先經(jīng)過(guò)必要的放大和濾波處理。定時(shí)器Timer按固定時(shí)間間隔，產(chǎn)生中斷，觸發(fā)DMA事件，將讀取指令發(fā)通過(guò)McBSP的發(fā)送緩沖寄存器。McBSP可配置為時(shí)鐘停止模式，兼容SPI接口，這樣讀取指令就在DMA的觸發(fā)下，成功發(fā)送到ADC芯片。McBSP同時(shí)將接收ADC的模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)填滿接收寄存器，也可觸發(fā)DMA事件，隨后DMA模塊可將數(shù)據(jù)自動(dòng)搬移到SARAM。整個(gè)過(guò)程，通過(guò)事件觸發(fā)DMA，再通過(guò)DMA完成響應(yīng)操作，不需要CPU的參與。

2.2 DSP接口設(shè)計(jì)

TMS320F28335是TI公司推出的最高時(shí)速150MHz、32位浮點(diǎn)處理器[4]，非常適合于做較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算[5]。相位差檢測(cè)通常對(duì)兩路正弦波信號(hào)分別計(jì)算相位，然后相減得到。多通道的AD轉(zhuǎn)換器采集兩路正弦信號(hào)，必定需要在CPU的參與下切換通道號(hào)，所以本設(shè)計(jì)決定選用AD7683作為獨(dú)立ADC，該芯片具有單一采樣通道，具有16位分辨率，100Kbps轉(zhuǎn)換速率，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要。

3 DMA數(shù)據(jù)傳輸

4 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的這種基于DMA的數(shù)據(jù)傳輸方案是一種快速的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程不需要CPU的大量干預(yù)，特別是在需要對(duì)信號(hào)連續(xù)采集時(shí)，需要大量存儲(chǔ)模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的情況下，優(yōu)勢(shì)更加明顯，有效的節(jié)約CPU資源，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、可靠性，具有很大的工程應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]（美）TEXAS INSTRUMENT INCORPORATED著. TMS320C28X系列DSP的CPU與外設(shè)（下）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.02

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[3]孫麗明編著. TMS320F2812原理及其C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.06

[4]李兵祥，樊超，張維娜.基于TMS320F28335的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子元器件應(yīng)用，2011.11（12）：33～34

[5]郭海榮，黎坤.基于ADS8482與TMS320F28335的信號(hào)采集系統(tǒng)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2010.02（18）：107～108