基于TMS320F2812的数据采集及处理系统

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                    前言

数据采集及处理系统在众多领域均有广泛的应用，其主要功能是把外界模拟信号的电压参量经过A/D转换器，转换成数字量，并把转换结果存储以便分析处理。
本系统采用TI 的DSP 芯片TMS320F2812 作为信号采集和处理的核心，通过片上自带的12位ADC进行采集。采集后的数据暂时存储在片内存储器中，通过串行异步通信接口SCI 传输到微机，微机将以文件形式存储采样数据。数字处理部分主要是进行简单的窄带滤波。考虑到采样器件可能和微机有较远距离（但

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由上表所得ADC的线性曲线如图1所示：


采集0-3V的信号时（D 为采集的数字量 ADCLO）计算公式为：
V=3(D-ADCLO)/(2power12-1)
采集峰峰值3V的双极性信号时，需要连接偏置电路。首先不加入信号直接测出偏置电压的数字量为DV,则实际的信号与采集的数字量的关系为：
V=3(D-DV)/(2power12-1)

数字信号处理
数字信号处理之所以发展得这样快，应用得这么广，是与它的突出优点分不开的。归纳起来，有以下四个方面的优点:
（1）精度高。模拟系统的精度主要取决于元器件的精度，一般模拟器件的精度达到10-3，己很不容易。而数字系统的精度主要取决于字长，16位的字长可达10-4以上。
（2）灵活性大。模拟信号装置一旦参数选定就不易改变，但是数字系统则不然，它的系数可调，甚至还可以具有可编程和自适应的能力。
（3）可靠性高。由于数字系统只有“0” 、“1”两个电平，其受温度、环境以及噪声等的影响比模拟系统小。
（4）时分复用。利用一套装置同时处理几个通道的信号。

与PC的通信
串行通信接口SCI是采用双向通信的的异步串行通信接口，即通常所说的UART口。为减少串口通信时的CPU开销，TMS320F2812的串口支持16级接收和发送FIFO。SCI模块采用标准非归0 数据格式，可以与CPU或其他通信数据格式兼容的异步外设进行数字通信。当不使用FIFO时，SCI接收器和发送器采用双级缓冲传送数据，SCI接收器和发送器有自己独立的使能和中断位，可以在半双工通信中进行独立的操作，或者在全双工模式下同时操作。为了确保数据的完整性，SCI模块对接收到的数据进行中断检测、极性、超限和祯错误检测。通过对16位的波特率控制寄存器进行编程，可配置不同的SCI通信速率。TMS320F2812支持自动波特率检测逻辑。发送和接收可采用中断和查询两种方式。
由于TMS320F2812片内存储空间相对较小，难以做到长时间连续采集。本系统将采集的结果暂时存储在DSP 的片内数据区，再用微机的串口RS-232 实现与DSP 的电平匹配，同时实现全双工通信。为增大传输距离，在这中间又加两片MAX3490（两片MAX3490 之间电压很高，可以传输相当长的距离）。实验所需的电路原理如图2所示：


软件部分
DSP 的编程工具有C 语言和汇编语言两种。一般实时性要求不是特别高的场合，采用C语言编程完全可以满足要求。对于高速实时应用，采用C语言和汇编语言混合编程的方法，能把C语言的优点和汇编语言的高效率有机结合起来。本文涉及的关键程序和相应的流程图如下：
EALLOW;
SysCtrlRegs.HISPCP.all=03;
EDIS;
AdcRegs.ADCtrL3.bit.ADCBGRFDN = 0x3;
AdcRegs.ADCtrL3.bit.ADCPWDN = 1;
// InitAdc();
//采样窗口大小设置寄存器
AdcRegs.ADCtrL1.bit.ACQ_PS=0xf;
//内核时钟分频器
AdcRegs.ADCtrL3.bit.ADCCLKPS=0x1;
//级联排序器工作方式
AdcRegs.ADCtrL1.bit.SEQ_CASC=1;
AdcRegs.ADCMAXCONV.all=0x0001;
AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.all=0x0011;
AdcRegs.ADCtrL1.bit.CONT_RUN=1;
//初始化串行通信模块SCI寄存器
EALLOW;
GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0xffff;
GpioMuxRegs.GPGMUX.all=0xffff;
EDIS;
SRA.SCICCR.all=0X0007;
SRB.SCICCR.all=0X0007;
SRA.SCICTL1.all=0X0003;
SRB.SCICTL1.all=0X0003;
SRA.SCICTL2.bit .RXBKINTENA=1;
SRB.SCICTL2.bit .TXINTENA=1;
窄带滤波：
for(k=0;k

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结束语
本文论述了以32 位定点芯片TMS320F2812 为核心的数据采集系统，充分利用它的片内外设ADC,SCI。利用其快速的转换时间，实时地把采集的数据传输到微机上。12 位的高速ADC 保证了采样的快速准确和同步，初步实现了数据的采集和存储。数据采样率可以通过程序实时根据输入信号的频率进行改变。