雙余度DSP數據采集裝置在某型控制器中的應用

摘要：針對某型控制器設計的雙余度DSP數據采集裝置，采用以雙端口RAM方式進(jìn)行數據交換。結果表明，此數據采集裝置既能快速完成模擬數據的采樣，又能快速地在DSP間進(jìn)行高速數據交換，同時(shí)，還能夠滿(mǎn)足基于DSP數據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；數據采集；控制器

0 引言
任何一種自動(dòng)控制系統都離不開(kāi)數據采集裝置，它的性能直接影響整體系統的工作性能。數據采集裝置向著(zhù)高速、實(shí)時(shí)方向發(fā)展，對數據的傳輸和控制速度也提出了較高要求。DSP(數字信號處理器)是一種適合于實(shí)現各種數字信號處理運算的微處理器，具有哈佛結構、支持流水線(xiàn)處理、快速的指令周期等優(yōu)點(diǎn)，因而在嵌入式系統中得到廣泛的應用。事實(shí)上，以DSP為核心來(lái)構建數據采集裝置也已經(jīng)成為一種常用的有效方法。
在多任務(wù)信號處理系統中，考慮到設計系統的復雜性，經(jīng)常需要使用雙DSP協(xié)同工作來(lái)構成系統。雙DSP系統的優(yōu)點(diǎn)在于，可以通過(guò)計算能力的均勻分布，使系統具有較好的冗余能力、更快的處理速度、模塊化的體系結構。正因為雙DSP系統的應用越來(lái)越廣泛，如何解決好雙DSP間的數據共享也變得越來(lái)越重要。如果需要進(jìn)行大量數據的高速交換，依靠控制器自帶的串口實(shí)現數據的串行傳輸已很難滿(mǎn)足需求，必須尋求一種能進(jìn)行高速數據通信的方法。而采用雙端口RAM是解決雙DSP之間高速數據通信的有效辦法，該方法能夠方便地構成各種工作方式下的高速數據傳送介質(zhì)，很好地解決因數據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據采集通道，每個(gè)通道都需要對多達16路模擬信號進(jìn)行模數采樣。為此，本文給出了用雙DSP來(lái)構建的具體方法，每個(gè)DSP負責一個(gè)通道的數據采樣，并在兩個(gè)DSP之間用雙端口RAM來(lái)構建一個(gè)高速的數據通道，以交換各自的采樣數據和其它數據。

1 雙余度DSP數據采集裝置的總體設計
某型控制器要求采用雙余度數據采集通道。以DSP為核心構建數據采集裝置，該裝置既可以進(jìn)行高速采樣，還可以對數據進(jìn)行后處理。采用兩個(gè)DSP，各自負責一路數據采樣，采樣數據和其它數據可在兩個(gè)DSP之間共享。數據采集裝置由數據采集模塊、DSP處理器和數據交換模塊組成。圖1給出了系統中雙余度DSP數據采集裝置的結構框圖。

數據采集模塊主要在DSP的控制下，各通道分時(shí)對16路模擬信號進(jìn)行采樣，并將采集的數據發(fā)給DSP；DSP負責輸出數據采集所需要的時(shí)序，對采樣進(jìn)行控制，并根據需要，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)數據交換模塊來(lái)對采集的數據和狀態(tài)信息等其它數據進(jìn)行交換；數據交換模塊則在DSP的控制下，使兩個(gè)DSP能夠不沖突地對任一存儲單元進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，從而達到數據交換的目的。

2 數據采集模塊的設計
本模塊的主要功能是在DSP的控制下，由通道對16路指令和反饋信號進(jìn)行采樣，并將采集的數據發(fā)給DSE。因為采樣的信號較多，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，以將16路信號分時(shí)送入A／D采樣芯片；同時(shí)，DSP還要輸出A／D轉換控制信號，以將選通的模擬信號轉換為數字量后讀入DSP。
單通道DSP數據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。