ADS1274可控式高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解析

便攜式振動(dòng)測(cè)試分析儀憑借其輕巧方便，適用范圍廣，靈活性高，測(cè)量對(duì)象多的特點(diǎn)。在旋轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)采集領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)振動(dòng)側(cè)試儀采用8位或16位單片機(jī)作為其控制器，用加速度傳感器或其他傳感器采集振動(dòng)物理信號(hào)，并通過模擬調(diào)理電路和數(shù)字調(diào)理電路將該信號(hào)進(jìn)行數(shù)字式量化，然后利用處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析。但它的總體性能較差，主要表現(xiàn)：MCU功能弱；工作模式簡(jiǎn)單；靈活性比較差；采樣精度低；功耗較高。對(duì)此采用TMS320VC5502高性能數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和ADSl274高精度∑一△結(jié)構(gòu)A／D轉(zhuǎn)換器，構(gòu)建了一個(gè)工作模式可控的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有高精度多通道同步采樣和工作模式動(dòng)態(tài)選擇等功能，用戶可根據(jù)需要合理選擇系統(tǒng)的工作模式，使測(cè)試需求與系統(tǒng)功耗達(dá)到最佳配比。
　　2、器件選型
　　2.1 TMS320VC5502簡(jiǎn)介
　　TMS320vc5502是一款高性能的DSP?？梢蕴峁┚哂?00 MHz雙MAC的強(qiáng)大性能，可實(shí)現(xiàn)高速、大容量數(shù)字信號(hào)處理，現(xiàn)已廣泛用于嵌入式電信設(shè)備、消費(fèi)類音頻、醫(yī)療、生物辨識(shí)和工業(yè)傳感器等領(lǐng)域。TMS320VC5502既提供了16／8位加強(qiáng)型主機(jī)接口（HPI），可實(shí)現(xiàn)雙處理器間的數(shù)據(jù)通訊功能；提供32位外部存儲(chǔ)器接口（EMIF），以實(shí)現(xiàn)與廉價(jià)的SDRAM、SBRAM、異步RAM和Flash存儲(chǔ)器的無縫連接，便于外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展；具有3個(gè)McBSP和6通道DMA，可支持128通道100 Mh／s的內(nèi)外部數(shù)據(jù)傳輸。
　　2.2 ADS1274簡(jiǎn)介
　　ADS1274是一款高精度A／D轉(zhuǎn)換器，具有24位精度．是一種寬動(dòng)態(tài)范圍的新型A/D轉(zhuǎn)換器，可實(shí)現(xiàn)4通道同步數(shù)據(jù)采集。ADS1274具有62 kHz的帶寬，最高采樣頻率可達(dá)128KS／s。主要特性包括：①采用差動(dòng)輸入方式，所以輸入端可直接與傳感器或微小的電壓信號(hào)相連；②采用∑一△結(jié)構(gòu)，具有寬泛的動(dòng)態(tài)范圍和24位無差錯(cuò)編碼；③采用低噪聲增益可編程放大器（PGA），可擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍，提高分辨率；④內(nèi)部采用三階數(shù)字濾波器，可濾除電源波紋和其他干擾；⑤采用多種內(nèi)部自校正技術(shù)，用于校正失調(diào)電壓，校準(zhǔn)滿刻度誤差；⑥提供SPI或FRAME-SYNC接口；⑦提供高速、高分辨率、低功耗和低速4種工作模式可以供用戶選擇；⑧采用獨(dú)立供電，+5 V模擬電源，1．8 V數(shù)字電源，1．8~3.3 V的I／0電源。ADSl274采用HTOFP一64封裝。
　　3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
　　該系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械信號(hào)進(jìn)行多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以及與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。該系統(tǒng)采用TMS320VC5502作為主控制器件，片上資源豐富，可提供全雙工緩沖串口以及多路I／0接口。系統(tǒng)通過緩沖串口與A／D轉(zhuǎn)換器通訊．并通過兩路I／O接口實(shí)現(xiàn)對(duì)A／D轉(zhuǎn)換器工作模式的控制．通過DSP的增強(qiáng)型HPI接口實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸．其傳輸速度高達(dá)100 Mb／s。TMS320VC一5502能高效地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化、外圍器件和HPI通訊接口的配置，并根據(jù)上位機(jī)ARM控制器傳送來的主機(jī)命令，實(shí)時(shí)采集和處理數(shù)據(jù)．最后將處理后的數(shù)據(jù)包傳輸給上位機(jī)顯示、存儲(chǔ)和高級(jí)處理。
　　3.2 TMS320VC5502與ADSl274的接口電路
　　ADS1274提供SPI或FRAME—SYNC接口，可方便地實(shí)現(xiàn)與處理器的連接。該系統(tǒng)通過TMS320VC5502的多通道緩沖串口（McBSP）與ADS1274數(shù)據(jù)傳輸。TMS320VC5502與ADS1274的電路連接如圖1所示。