TMS320F28335信号处理板的设计与实现

2019-07-29 16:36发布

 硬件系统设计

  1.1 方案概述
  该系统主要功能是DSC通过ADC采样芯片对12路模拟信号进行同时采样。在DSC中进行数据处理后通过异步串行收发器上传到上位机。同时,上位机也可以通过异步收发器向DSC发送预先制定的命令,来控制信号处理板的工作模式和状态。
  按照功能要求,整个硬件电路可分为3部分:电源模块、数字部分和模拟部分。其功能结构框图如图1所示。
  1.2 电源模块设计
1.jpg

 整个处理板的外部输入电压为5 V和±12 V,分别通过对应的电压转换芯片为模拟和数字部分提供不同的电压幅值。对于数字部分,电源模块需要为DSC提供1.9 V的核电压,同时为DSC的外围和其他芯片提供3.3 V的外围电压。本系统选用LT1963AES8集成芯片提供1.9 V,LT1963AEST-3.3集成芯片提供3.3 V。对于模拟部分,系统要求输入ADC的信号幅值范围在±12V内,所以系统分别选用LT1086IT-12和LT11 75IT把输入的±15V电压转换成±12V。

  1.3 数字电路设计
  数字部分电路主要是以DSC为中心的应用电路。该部分主要是对ADC传送的数据进行处理、存储,同时完成DSC同上位机的通信和数据传输。由图1可以看到,它包含以下几个部分。外围SRAM扩展,EEPROM扩展电路,SCI上位机通信接口电路。

  1.3.1 外围SRAM扩展
  考虑到TMS320F28335片内的RAM资源有限,加上程序空间和数据空间RAM仅为34 kB,16位数据宽度,从而需要对片内的RAM进行扩展,来满足较大量程序的运行。本系统选用Cypress公司的CY7C1011CV33-12ZSXE集成芯片,利用TMS320F28335提供的XINTF接口完成片外RAM的扩展。
       XINTF是TMS320F28335所提供的一个非复用异步总线,用来完成外部异步器件的扩展。XINTF可以映射外设到3个固定的内存映射区域,当外部资源挂接到某个区域时,则需要通过XINTF的一个片选信号来进行外部资源的选定。
  CY7C1011CV33-12ZSXE是一个CMOS的静态RAM存储器,其容量大小为64 kB,16位数据宽度。图2是外围SRAM扩展电路连接图。
 如图2所示,本系统选用ZONE7区域作为RAM的外围扩展。DSC通过其XZCS7管脚向片外SRAM发送片选信号。WE信号用来控制DSC对片外SRAM的读写,当DSC的XWEo管脚为低电平,则DSC对片外RAM进行读写操作;XWEo为高电平,同时DSC的XRD管脚为低电平,则为读操作。
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6条回答
huangfeng33
2019-07-29 22:14
  2.系统软件设计
  如前所述,整个信号处理板一共有12路模拟信号通路,通过传感器接收到12路模拟信号。2片AD7656把12路模拟信号转换为数字信号传送给TMS320F28335,在TMS320F28335中对这些采集到的数据做相应处理后通过SCI传送给上位机。同时对有必要保存的数据通过SPI接口保存到EEPROM中。整个采集、通信过程由上位机发送相关的命令来加以控制。程序的流程如图5所示。
1.jpg

 在主函数中,程序首先完成相应模块的初始化,设定好CPU运行的时钟,选定好各个模块的工作模式,然后读取EEPROM中的设备初始化数据,后进行入等待状态。此时CPU等待ADC采样的数据,当ADC采样过程结束,则进入ADC中断响应函数,在此函数中,主要完成数据的读取,对于小信号,通过程控放大器放大其幅值,然后存储到自定义的缓存区中。两个串口工作方式均由上位机发送命令,从而触发SCI的串口收中断服务函数。然后在中断服务函数中完成对应命令要求。系统选用串口1完成采集数据向上位机的传输,串口0完成向EEPROM发送需保存的数据和一些相关操作。而SCI0和SCI1分别对应DSC外设中断的INT9.1和INT9.3,外部中断XINT1对应INT1.4。程序设置两个串口的传输速率均为38.4 kb·s-1。

  在设备工作时,由于SCI1的中断源是上位机的命令发送,系统规定上位机每20ms发送一个数据接受命令,因此SCI1的中断响应周期为td= 20 ms。而由于采样率为40 kHz,因此ADC的中断服务函数响应周期为0.025 ms。系统规定采集一组数据的个数为50,那么采集一组数据的时间即为tc=1.25 ms,所以在一次SCI1中断过程中,ADC会采集16组数据。考虑到串口传输的波特率为38.4kb·s-1,因此传送一个16位的数据时间为tt=0.417 ms。而一组数据采集时间加上串口数据传输的时间为tc+tt=1.667 ms《
 
  3 结束语
  所设计的信号处理板以TMS320F28335为核心处理器,利用AD7656完成模拟信号采样的功能硬件平台。TMS320F28335片内集成了丰富的外围资源,通过驱动软件的配置和硬件系统的设计,可以方便、高效地完成大量数字信号的处理和运算。AD7656的6路模拟信号采集和16位高精度的模拟信号采样,较好地完成了模拟信号的数字化转换,减少了模拟信号采样的失真。实验证明,信号处理板所采集到的数字信号的误差值约为1.37 mV,可达14位的采样精度。

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