雙余度DSP數(shù)據(jù)采集裝置在某型控制器中的應(yīng)用

摘要：針對(duì)某型控制器設(shè)計(jì)的雙余度DSP數(shù)據(jù)采集裝置，采用以雙端口RAM方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。結(jié)果表明，此數(shù)據(jù)采集裝置既能快速完成模擬數(shù)據(jù)的采樣，又能快速地在DSP間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換，同時(shí)，還能夠滿足基于DSP數(shù)據(jù)采集裝置的高精度與小型化要求。
關(guān)鍵詞：雙端口RAM；DSP處理器；數(shù)據(jù)采集；控制器

0 引言
任何一種自動(dòng)控制系統(tǒng)都離不開(kāi)數(shù)據(jù)采集裝置，它的性能直接影響整體系統(tǒng)的工作性能。數(shù)據(jù)采集裝置向著高速、實(shí)時(shí)方向發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸和控制速度也提出了較高要求。DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)是一種適合于實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，具有哈佛結(jié)構(gòu)、支持流水線處理、快速的指令周期等優(yōu)點(diǎn)，因而在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上，以DSP為核心來(lái)構(gòu)建數(shù)據(jù)采集裝置也已經(jīng)成為一種常用的有效方法。
在多任務(wù)信號(hào)處理系統(tǒng)中，考慮到設(shè)計(jì)系統(tǒng)的復(fù)雜性，經(jīng)常需要使用雙DSP協(xié)同工作來(lái)構(gòu)成系統(tǒng)。雙DSP系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以通過(guò)計(jì)算能力的均勻分布，使系統(tǒng)具有較好的冗余能力、更快的處理速度、模塊化的體系結(jié)構(gòu)。正因?yàn)殡pDSP系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如何解決好雙DSP間的數(shù)據(jù)共享也變得越來(lái)越重要。如果需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速交換，依靠控制器自帶的串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳輸已很難滿足需求，必須尋求一種能進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信的方法。而采用雙端口RAM是解決雙DSP之間高速數(shù)據(jù)通信的有效辦法，該方法能夠方便地構(gòu)成各種工作方式下的高速數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)，很好地解決因數(shù)據(jù)傳輸速度低所引起的瓶頸問(wèn)題。
某型控制器要求采用雙余度數(shù)據(jù)采集通道，每個(gè)通道都需要對(duì)多達(dá)16路模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)采樣。為此，本文給出了用雙DSP來(lái)構(gòu)建的具體方法，每個(gè)DSP負(fù)責(zé)一個(gè)通道的數(shù)據(jù)采樣，并在兩個(gè)DSP之間用雙端口RAM來(lái)構(gòu)建一個(gè)高速的數(shù)據(jù)通道，以交換各自的采樣數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)。

1 雙余度DSP數(shù)據(jù)采集裝置的總體設(shè)計(jì)
某型控制器要求采用雙余度數(shù)據(jù)采集通道。以DSP為核心構(gòu)建數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置既可以進(jìn)行高速采樣，還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。采用兩個(gè)DSP，各自負(fù)責(zé)一路數(shù)據(jù)采樣，采樣數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)可在兩個(gè)DSP之間共享。數(shù)據(jù)采集裝置由數(shù)據(jù)采集模塊、DSP處理器和數(shù)據(jù)交換模塊組成。圖1給出了系統(tǒng)中雙余度DSP數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

數(shù)據(jù)采集模塊主要在DSP的控制下，各通道分時(shí)對(duì)16路模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)給DSP；DSP負(fù)責(zé)輸出數(shù)據(jù)采集所需要的時(shí)序，對(duì)采樣進(jìn)行控制，并根據(jù)需要，通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)交換模塊來(lái)對(duì)采集的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息等其它數(shù)據(jù)進(jìn)行交換；數(shù)據(jù)交換模塊則在DSP的控制下，使兩個(gè)DSP能夠不沖突地對(duì)任一存儲(chǔ)單元進(jìn)行訪問(wèn)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)交換的目的。

2 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)
本模塊的主要功能是在DSP的控制下，由通道對(duì)16路指令和反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)給DSE。因?yàn)椴蓸拥男盘?hào)較多，故采用16選1電子開(kāi)關(guān)。DSP輸出電子開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，以將16路信號(hào)分時(shí)送入A／D采樣芯片；同時(shí)，DSP還要輸出A／D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，以將選通的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后讀入DSP。
單通道DSP數(shù)據(jù)采集模塊的框圖如圖2所示。

本裝置中兩個(gè)通道的采樣電路相同，通道1的采樣電路如圖3所示。