基于cpld的dsp數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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1、應(yīng)用天地APPLICATIONNOTES基于基于CCPPLLDD的的DDSSPP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)華東師范大學(xué)信息學(xué)院電子科學(xué)技術(shù)系金之寧姚萌摘要：介紹一個基于CPLD的DSP高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計方案，重點(diǎn)討論了CPLD在系統(tǒng)中的設(shè)計和工作流程，包括數(shù)據(jù)通信接口設(shè)計、采樣脈沖信號合成等。系統(tǒng)電路簡單，易于實(shí)現(xiàn)。由于使用了CPLD器件，因而硬件設(shè)計靈活，并可利用ISP特點(diǎn)改善系統(tǒng)設(shè)計。關(guān)鍵字：CPLD；HPI；數(shù)據(jù)采集引言了使轉(zhuǎn)換后所得的數(shù)字信號具有重復(fù)性需要進(jìn)行信號調(diào)理。本文描述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于醫(yī)用基因掃描設(shè)備的數(shù)信號

2、調(diào)理模塊由跟隨器、衰減器和濾波器幾部分電路構(gòu)成。跟隨器和衰減器使輸入模擬信號處于A/D轉(zhuǎn)換器的線性工作據(jù)采集。醫(yī)用掃描儀可以對人體細(xì)胞樣本進(jìn)行掃描并存儲掃描數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)計算機(jī)處理后得到還原圖像，通過同正常細(xì)區(qū)，濾波器減小噪聲信號干擾，從而保證了A/D轉(zhuǎn)換精度。胞圖像的對比可以幫助醫(yī)生對患者進(jìn)行診斷。基因掃描儀掃衰減器和濾波器都為多級網(wǎng)絡(luò)，由數(shù)字開關(guān)控制，可根據(jù)不描圖像質(zhì)量要求較高，采樣數(shù)據(jù)量大并需要較高數(shù)據(jù)采集速同環(huán)境條件改變衰減和濾波范圍，保證數(shù)據(jù)的有效性。2．A/D轉(zhuǎn)換模塊率。因此掃描儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用TI公司DSP芯片TMS

3、320VC5410作為核心處理器，保證了數(shù)據(jù)的高速采集、A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號變成DSP可處理的數(shù)字量，是緩沖和傳輸。使用XC95216（CPLD）作為控制信號互連、DSP進(jìn)行處理的基礎(chǔ)。系統(tǒng)中采用芯片AD976A，采樣率合成及接口電路。這一設(shè)計組合為DSP系統(tǒng)的設(shè)計提供了新200kHz，分辨率16Bit。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程由DSP控制，控制信號由CPLD產(chǎn)生，轉(zhuǎn)換所得數(shù)據(jù)直接進(jìn)入DSP等待處理和傳送。的方法，使DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有良好的靈活性和極強(qiáng)的實(shí)時性。3．D/A轉(zhuǎn)換模塊D/A轉(zhuǎn)換器將DSP生成的數(shù)字信號變成模擬信號輸出。系統(tǒng)硬

4、件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中A/D、D/A構(gòu)成一個閉環(huán)，由A/D實(shí)時采集，經(jīng)DSP處理后再由D/A生成電壓調(diào)整信號，對掃描設(shè)備其他部分進(jìn)基于CPLD和DSP的這個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，行調(diào)整和信號調(diào)理電路的增益調(diào)整以確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。由信號調(diào)理、A/D、D/A、DSP核心處理器、CPLD邏輯控系統(tǒng)中采用芯片MAX507，建立時間5μs，分辨率12Bit。制五個模塊組成。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程由DSP控制，控制信號由CPLD產(chǎn)生。1．信號調(diào)理模塊4．DSP核心控制模塊掃描系統(tǒng)光電倍增管輸出信號即為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原始DSP使整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制核心

5、，A/D、D/A轉(zhuǎn)輸入信號，輸入信號不穩(wěn)定，隨環(huán)境條件變化而產(chǎn)生波動。為換模塊及信號調(diào)理模塊所有控制過程都由DSP編程實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)由DSP通過芯片上的HPI接口與主機(jī)進(jìn)行通信，接收主機(jī)控制命令并向主機(jī)傳輸采樣數(shù)據(jù)。DSP可對采樣所得數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理，其內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，可儲存一行的掃描數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中選用TMS320VC5410型號DSP，運(yùn)算速度100MIPS，64K片內(nèi)RAM，40bit算術(shù)邏輯單元，可進(jìn)行非流水單周期MAC運(yùn)算，16bit多總線結(jié)構(gòu)，8bit并行主機(jī)接口。5．CPLD邏輯控制模塊圖1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

6、框圖CPLD用于整個系統(tǒng)的邏輯控制。36今日電子http://www.epc.com.cn2002年第12期應(yīng)用天地APPLICATIONNOTESCPLD邏輯控制的實(shí)現(xiàn)對于A/D、D/A、信號調(diào)理各模塊可根據(jù)硬件具體設(shè)計由于在硬件設(shè)計時對實(shí)際應(yīng)用的要求并不能完全了解，和DSP編程需要選擇控制操作方式，在系統(tǒng)調(diào)試過程中也可設(shè)計方案有一定的局限性，因此需要使系統(tǒng)具有足夠的冗余以隨時改變，具有較強(qiáng)的靈活性。和靈活性。使用CPLD可以達(dá)到這一要求，通過將可能需要DSP并行地址總線和存儲器控制信號接入CPLD，可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計設(shè)置和改變外部

7、I/O空間地址，并可以對系統(tǒng)作的各種控制和狀態(tài)信號引入CPLD，利用CPLD的大容量和現(xiàn)場可編程的特性就可根據(jù)不同的要求進(jìn)行現(xiàn)場修改，增大很小的修改來擴(kuò)展外部存儲設(shè)備，增大了系統(tǒng)的冗余。系統(tǒng)設(shè)計的成功率和靈活性。系統(tǒng)中CPLD采用的是XC95003．系統(tǒng)總線轉(zhuǎn)換接口系列的XC956216，共有216個宏單元、4800個門，10ns延DSP使用HPI接口主機(jī)設(shè)備通信，時序如圖2所示：HCS為片選信號；HDS1和HDS2為數(shù)據(jù)所存信號，在主設(shè)備的遲。1．XC9500系列CPLD器件及其ISP性能存取周期控制數(shù)據(jù)傳輸；HR/W決定當(dāng)前操

8、作是讀或?qū)?；XC9500系列CPLD器件是由多個功能塊（FB）和IO塊HCNTL0/1用于主設(shè)備選擇存取HPI的寄存器和對寄存器（IOB）組成，可用開關(guān)矩陣FastCONNECT完全互連的子的存取類型；HBIL決定當(dāng)前存取的是16bit數(shù)據(jù)的第一個