基于單片機系統采用DMA塊傳輸方式實(shí)現高速數據采集

２ 硬件組成

· 單片機芯片

采用ATMEL公司的89C51，片內有4K字節FLASH ROM。設計使用其最大時(shí)鐘頻率20MHz，可以有1us以下的指令周期。

· A/D轉換器

采用MAXIM公司的MAX153芯片，轉換精度8bit并行輸出，轉換時(shí)間660ns、采集速率1Msps。設計采用循環(huán)采集方式。

· 靜態(tài)RAM

靜態(tài)RAM62512芯片為64Kbytes，典型存取時(shí)間200ns。

· 總線(xiàn)（數據線(xiàn)、地址線(xiàn)和WR）切換電路

總線(xiàn)切換采用74HC245三態(tài)總線(xiàn)收發(fā)器并聯(lián)，分別選通。如圖２所示。

· 寫(xiě)地址產(chǎn)生電路

DMA寫(xiě)地址產(chǎn)生電路是一可預置數的16位２進(jìn)制計數器，電路是采用四片４位可預置計數器74HC569級連方式。因此可以預置16位地址的初值，就是DMA傳輸數據塊的起始地址。計數脈沖反向輸入74HC569的CP端以保證寫(xiě)操作的時(shí)序。

３ 工作原理

3.1 DMA允許與響應

單片機系統開(kāi)機運行時(shí)或進(jìn)行內部數據處理、顯示時(shí)應置P1.0高，使其處于DMA禁止狀態(tài)。單片機完成初始化或進(jìn)入DMA準備就緒狀態(tài)時(shí)，先向地址發(fā)生器寫(xiě)入數據塊的起始地址，將地址溢出標志位置零，再發(fā)出DMA允許信號釋放RAM的控制權，等待DMA結束標志和DMA控制信號。當DMA允許為１且地址計數器溢出標志為０時(shí)，進(jìn)入DMA預備狀態(tài)，等待外部觸發(fā)信號輸入。DMA觸發(fā)信號可以是周期信號的過(guò)零脈沖，也可以是單脈沖信號放大整形輸出，或者是 A/D轉換完成信號。DMA控制部分如圖３所示。本設計采用將感應電動(dòng)勢信號放大整形，其脈沖前沿觸發(fā)。DMA允許后的第一個(gè)觸發(fā)脈沖到來(lái)，Ｄ觸發(fā)器輸出Ｑ為１。開(kāi)通四輸入端與非門(mén)輸出與振蕩器同頻同相的周期信號，開(kāi)始數據采集和傳送。由NE555和阻容元件組成的方波振蕩器的振蕩頻率決定采樣頻率的大小，其頻率應小于等于A(yíng)/D轉換器的最大轉換速率1Msps。與非門(mén)輸出信號同時(shí)作為RAM寫(xiě)信號、A/D芯片讀／RD，經(jīng)反相后作為地址計數器的計數輸入。