基于DSP2812的數(shù)據(jù)采集與大容量存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)

摘 要：隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對(duì)大容量的數(shù)據(jù)存貯提出了更高的要求。該文完成了基于DSP2812數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的大容量存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)，利用DSP2812的A/D功能完成數(shù)據(jù)采集，設(shè)計(jì)DSP2812與CF卡接口電路，對(duì)CF卡進(jìn)行基本的扇區(qū)讀寫，完成采樣數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)。

關(guān)鍵詞：DSP2812 數(shù)據(jù)采集 CF卡 大容量存儲(chǔ)單元

中圖分類號(hào)：TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（a）-00-01

1 課題研究的目的及意義

在電力系統(tǒng)中，對(duì)數(shù)據(jù)采集的速度和精度要求越來越高，采樣的數(shù)據(jù)量也越來越大。為了能夠?qū)崿F(xiàn)基于DSP2812的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的獨(dú)立高效運(yùn)行，就需要用一個(gè)大容量的存儲(chǔ)介質(zhì)專門用于保存A/D采樣結(jié)果。

但是，DSP本身板載的Flash容量通常不大，SARAM掉電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失，并且他們都不能很方便地把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)主機(jī)上。

一種便攜式、容量大、易操作的存儲(chǔ)介質(zhì)就成為的首選。CF卡全稱是Compact Flash Card。CF卡兼容3.3 V和5 V工作電壓，工作時(shí)沒有運(yùn)動(dòng)部件，其體積小、容量大，具有很高的性價(jià)比。

2 DSP2812系統(tǒng)硬件電路及接口設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括A/D采樣和外部擴(kuò)展兩個(gè)主要部分，A/D采樣通過采樣通道可以對(duì)外部輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并通過DSP內(nèi)部控制系統(tǒng)，可以將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果保存于外部擴(kuò)展的CF卡存儲(chǔ)器中。

DSP2812有專門的外部擴(kuò)展接口，可以很方便的實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備的擴(kuò)展。同時(shí)，CF卡采用標(biāo)準(zhǔn)IDE接口，使得硬件接口的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。

雖然CF卡的處理速度很高，與DSP比較起來還是比較慢的，所以要在訪問的過程中加入延時(shí)等待，實(shí)現(xiàn)DSP與CF卡的時(shí)序匹配，這可以通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)。

DSP2812的擴(kuò)展接口每個(gè)映射空間都可以通過相應(yīng)寄存器來單獨(dú)設(shè)置讀寫時(shí)序，可以很方便的實(shí)現(xiàn)上述時(shí)序要求。

A/D采樣部分主要實(shí)現(xiàn)從外部引入一個(gè)電壓信號(hào)，并不需要進(jìn)行專門的接口設(shè)計(jì)。該調(diào)理電路的輸入為一個(gè)模擬信號(hào)，即模擬一個(gè)電壓信號(hào)，將要監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)電壓經(jīng)電壓互感器變換后得到同頻率、小幅度的電壓信號(hào)，然后經(jīng)低通濾波電路和電壓跟隨電路得到可以為DSP接收的穩(wěn)定的電壓正弦信號(hào)。

該電路輸入電壓為Uin左右，經(jīng)過一個(gè)低通濾波器和電壓抬升電路后，最后輸出電壓信號(hào)為Uout，完全滿足DSP2812信號(hào)采集的要求。

CF卡電氣特性符合ATA/IDE磁盤接口規(guī)范，其連接裝置與PCMCIA卡相似，只不過CF卡是50引腳，而PCMCIA是68引腳，可以很容易插入無源68引腳TYPEII適配卡，并完全符合PCMCIA電力和機(jī)械

規(guī)格。

CF卡的操作與標(biāo)準(zhǔn)的IDE接口操作基本類似，轉(zhuǎn)換后即成為標(biāo)準(zhǔn)的IDE接口，其管腳定義如表3-1所示。而且CF卡可以支持5 V和3.3 V電源工作，允許不同系統(tǒng)對(duì)硬件和軟件的設(shè)計(jì)要求。數(shù)據(jù)訪問是以512Byte為一個(gè)扇區(qū)單元進(jìn)行訪問，完全和磁盤接口兼容，可用PC I/O、Memory mapped、IDE等格式進(jìn)行訪問。

DSP通過外部接口與CF卡連接，包括16根數(shù)據(jù)線、20根地址線、三個(gè)片選信號(hào)線及讀寫信號(hào)線等。

CF卡在True IDE模式下的接線為16根數(shù)據(jù)線、三根地址線、兩個(gè)寄存器選擇線及讀寫信號(hào)線等，其他的管腳可以根據(jù)實(shí)際需要接高電平或接地。

3 DSP2812采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

ADC模塊總共有3個(gè)16位控制寄存器，要完成模塊的功能設(shè)置，需要對(duì)每一個(gè)寄存器中的每一位進(jìn)行合適的設(shè)置。

控制寄存器1為ADC模塊的初始化寄存器，對(duì)該寄存器進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)ADC模塊的初始化，作為整個(gè)ADC模塊的基礎(chǔ)。

CF卡存儲(chǔ)空間的尋址是通過命令寄存器組和控制寄存器組來實(shí)現(xiàn)的。命令寄存器組用來給磁盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)送命令和數(shù)據(jù)交換，控制寄存器組用來控制磁盤驅(qū)動(dòng)器。

在True IDE方式時(shí)，這兩組寄存器組通過CS0和CS1信號(hào)來區(qū)分。CS0選通命令寄存器組，CS1選通控制寄存器組。

下面簡(jiǎn)要介紹各命令寄存器：數(shù)據(jù)寄存器（R/W）：這是一個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器，用于對(duì)扇區(qū)的讀寫操作。主機(jī)通過該寄存器向CF卡控制器寫入或從CF卡控制寄存器讀出扇區(qū)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)；錯(cuò)誤寄存器（R）和特性寄存器（W）：錯(cuò)誤寄存器反映控制寄存器在診斷方式或操作方式下的錯(cuò)誤原因，特性寄存器一般不使用。

錯(cuò)誤寄存器只用于讀，而特性寄存器只用于寫；主程序?yàn)檐浖诵?，?shí)現(xiàn)A/D采樣、CF卡讀寫的主要功能。

其中A/D采樣主要通過EVA中定時(shí)器1的周期中斷來啟動(dòng)，首先將采樣結(jié)果存入RAM中，當(dāng)RAM中存入的數(shù)據(jù)到達(dá)一定量時(shí)，設(shè)標(biāo)志位進(jìn)行CF卡寫操作，即將RAM中數(shù)據(jù)寫入CF卡中，每次至少寫一個(gè)扇區(qū)512字節(jié)。寫完成后標(biāo)志清零并返回主程序，繼續(xù)執(zhí)行A/D采樣。這樣循環(huán)來實(shí)現(xiàn)CF卡在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的大容量存儲(chǔ)功能。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

本次設(shè)計(jì)是針對(duì)A/D采樣過程及其結(jié)果的存儲(chǔ)來實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集和大容量存儲(chǔ)單元的研究。通過最后的不斷實(shí)驗(yàn)分析，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。DSP內(nèi)部設(shè)置A/D采樣頻率為5.74 kHz，每秒鐘采樣5740個(gè)點(diǎn)，滿足大部分信號(hào)采集系統(tǒng)的需要，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣的多種環(huán)境下的可適性。實(shí)驗(yàn)過程中，采用一個(gè)通道采樣和轉(zhuǎn)換，一個(gè)結(jié)果寄存器來存放轉(zhuǎn)換結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)室條件下簡(jiǎn)單易行且具有代表性，這樣就比較好分析，采樣結(jié)果存入外擴(kuò)的采樣結(jié)果可以用波形表示，該波形為A/D采樣過來經(jīng)過簡(jiǎn)單的模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的正弦波形，輸入信號(hào)波形與采樣結(jié)果波形相似，實(shí)現(xiàn)了A/D模塊的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性采樣，符合設(shè)計(jì)需要，能夠?yàn)楹罄m(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析做好充分的準(zhǔn)備，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過以上的設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果分析可知，本次設(shè)計(jì)完成了DSP2812的A/D采樣并進(jìn)行簡(jiǎn)單的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并最后將結(jié)果存入外擴(kuò)存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]林世隆.電網(wǎng)電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)綜合平臺(tái)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電力與電工，2009（2）：20-23.