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基于DSP和光缆通信的远程高速数据采集及处理系统的设计与应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍一种以TMS320VC5402DSP为核心处理器的高速远程数据采集与处理系统。该系统以分时采集方式对多路模拟信号进行数据采集,采样率达40MHz。经过高速处理器的实时处理,通过光缆将数据传送到主控计算机端,作进一步处理与分析。该系统可以广泛应用于需要较高频率远程模拟信号的采集处理场合。
  关键词:远程数据采集DSP光纤通信信号处理
  
  随着数字信号处理技术及通信技术的发展,DSP技术应用越来越广泛。将DSP技术应用于高速数据采集,可以对采集数据进行实时处理,同时将高速光缆通信技术应用于远程数据采集的数据传递,能够使采集的大量信号高速可靠地传递至主控计算机作进一步的分析处理。本文介绍了一种使用TMS320VC5402作为处理器,用高速A/D转换芯片进行数据采集与处理,使用光缆进行数据通信的高速远程数据采集板。将此采集板应用于油田超声波测井系统,为探测油井下内壁、壁厚以及油井外固井水泥环的情况提供充分的数据基础。
  
  作为一个使用DSP芯片作为处理器的远程数据采集系统,不但要完成数据的采集工作,而且还要能够对数据进行实时处理,然后将数据传递至远处控制端。同时,数据采集部分还要能够接收远端控制端发出的命令,及时对数据采集进行总体上的控制。
  
  此远程数据采集系统需要完成的基本功能是:接收地面主控计算机发出的控制命令,自动完成多路超声波电信号的采集工作:将信号放大,滤波处理后数字化,经过短暂存储及初步处理,将数字化的超声波信号分组,传递至地面主控计算机,供分析软件进行数据分析。
  
  1系统硬件的设计
  
  整个系统由数据采集和计算机控制卡两部分组成。数据采集部分完成超声波信号的放大、滤波、模数转换以及处理和传输控制;计算机控制卡接收由数据采集卡经过光缆传递的数据信号,送至计算机PCI总线,由处理软件进行数据处理。PCI控制卡经过控制软件向数据采集卡发送数据采集命令,使数据采集卡根据命令改变工作状态。
  
  1.1数据采集卡的硬件设计
  
  图1为数据采集卡部分的电路原理图。由于数据采集板工作在恶劣的环境中,要求硬件电路保证完成尽可能多工作的同时,使用尽可能少的器件,以保证采集板能够长时间地稳定工作。
  
  数据采集板的核心处理器是TMS320VC5402。该芯片是TI公司TMS320VC54x系列的DSP芯片,是为实现低功耗、高性能而专门设计的定点DSP芯片,主要应用在通信、数据采集等系统中。该芯片采用CMOS制造工艺,属于第七代DSP产品,它的工作频率可以根据需要进行调整。
  
  由于TMS320VC5402芯片内部不带FLASH程序存储器,因此,在采集板上要让FLASH存储器保存程序。使用的芯片是SST39VF400A。此芯片是SiliconStorageTechnology生产的256K字节的16位FLASH存储器。在电路启动时,由TMS320VC5402内部ROM中的引导程序将存储在FLASH中的工作程序转移到SRAM中,提高程序运行效率,降低对外部ROM的速度要求。这样,不仅可以提高系统硬件的成本,而且可以提高系统的整体抗干扰性。
  
  TMS320VC5402DSP芯片内带16K字节的RAM,其中一部分用来运行程序,另外一部分可以用来存储临时数据,片内的RAM存储器不能满足数

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