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基于DSP和以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)
摘要：介紹了一種基于DSP和以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。論述了數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中的以太網(wǎng)應(yīng)用，介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案，提出了基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)DSP/BIOS進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的思路和實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：DSP 以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)采集 實(shí)時(shí)
隨著測(cè)試技術(shù)的不斷發(fā)展，低功耗、高性能的DSP逐漸取代了通用單片機(jī)在數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中的地位；同時(shí)，以太網(wǎng)技術(shù)也在數(shù)據(jù)采集、測(cè)試測(cè)量技術(shù)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。本文從軟件、硬件出發(fā)，介紹一種基于DSP和以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及實(shí)現(xiàn)。
1 基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)
生產(chǎn)和科研領(lǐng)域?qū)y(cè)試的要求越來(lái)越高，所需測(cè)試和處理的數(shù)據(jù)量也越來(lái)越巨大，有時(shí)需要多個(gè)測(cè)試儀器同時(shí)進(jìn)行測(cè)試，各測(cè)試儀器之間又需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；而且測(cè)試領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，有些現(xiàn)場(chǎng)不適合工作人員親臨，這時(shí)就需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。以太網(wǎng)技術(shù)在數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中的應(yīng)用如圖1所示。
與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用比較多的現(xiàn)場(chǎng)總線比較，以太網(wǎng)最大的特點(diǎn)是開(kāi)發(fā)性好、成本低。通過(guò)把復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議封裝而提供各種網(wǎng)絡(luò)測(cè)試技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的開(kāi)發(fā)變得不再?gòu)?fù)雜。同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)測(cè)試帶來(lái)巨大效益，使網(wǎng)絡(luò)測(cè)試在測(cè)試自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。以太網(wǎng)作為分布式測(cè)試的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)方案，其潛力無(wú)疑是巨大的。
圖1 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中的以太網(wǎng)應(yīng)用
以太網(wǎng)接口控制器和DSP微處理器的價(jià)格不斷下降，使得將以太網(wǎng)直接集成到基于DSP等嵌入式系統(tǒng)的測(cè)試、采集、工業(yè)I/O設(shè)備中成為越來(lái)越明顯的趨勢(shì)。基于以太網(wǎng)的I/O設(shè)備是將以太網(wǎng)接口直接嵌入到設(shè)備內(nèi)部，所以使得設(shè)備更簡(jiǎn)潔，體積更小，安裝也更靈活。和一些目前應(yīng)用于工業(yè)的其它通信方案比較，以太網(wǎng)方式通常需要功能更強(qiáng)大的微處理器和更大的內(nèi)存。而網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是DSP技術(shù)的應(yīng)用，可以大大降低這方面的成本。
2 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)以TI公司的TMS320C6000系列DSP中的TMS320C6211和10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)控制芯片MX98728EC為核心，主要包括ADC數(shù)據(jù)采集、DSP數(shù)據(jù)處理和以太網(wǎng)接口三個(gè)部分。圖2為數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)框圖。
2.1 TMS320C6000 DSP
TMS320C6000是美國(guó)TI公司于1997年推出的新一代高性能DSP芯片。這種芯片是定點(diǎn)、浮點(diǎn)兼容的DSP。其定點(diǎn)系列是TMS32C62XX，浮點(diǎn)系列是TMS320C67XX。TMS320C6000片內(nèi)有8個(gè)并行的處理單元，分為相同的兩組，芯片的最高時(shí)鐘頻率可以達(dá)到300MHz。當(dāng)芯片仙部8個(gè)處理單元同時(shí)運(yùn)行時(shí)，其最大處理能力可以達(dá)到2400MIPs。本數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采用TMS320C6211，其主要特別如下：
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