資料介紹
介紹了基于TI公司TMS320F2812型DSP的信息處理系統的設計。采用2片TMS320F-2812 DSP,利用其豐富的片上資源和較高的數據處理能力,建立了一個具有速度快、功能強、價格低廉,通用性強等特點的信息處理系統雙機平臺。該平臺彌補了單個DSP系統在處理大量數據輸入/輸出和接口突發信號時,引起系統不穩定從而造成數據丟失這一缺陷,提高了系統的穩定性。TMS320F2812-DSP雙機平臺可作為嵌入式系統硬件平臺,進一步開發各種應用軟件,其應用可拓展到光學網絡、汽車控制、生物測定學等新興應用領域。
1 引言
在信息處理系統中,對系統本身精度要求越來越高,所需處理的數據量越來越大,要求數據處理的速度越來越高,這就對系統的硬件提出了更高的要求。TMS320F2812(以下簡稱F2812)是美國德州儀器公司(TI)推出的功能強大、性能優越的32位定點DSP,具有150 MI/s的處理能力和強大的事件管理及嵌入式控制能力,片內集成有150 kxl6 bit存儲器、16通道12位高性能A/D轉換器、2個事件管理器(EVA和EVB)、3個32位定時器、5個串行接口(2個SCI、1個SPI、1個CAN、1個McBSP),支持45個外設中斷(3個擴展中斷),最多56個GPIO引腳,可外擴超過l Mxl6 bit的存儲器。該器件既具備數字信號處理器強大的數據處理能力,又像微處理器那樣具有適于控制的片內外設及接口,可謂實現了數字信號處理器與微處理器的最佳結合。這一高度集成化的芯片為高精度控制應用提供了一整套的片上系統,極大地降低了系統成本,使系統功耗低,實時性高,靈活性強;另一方面,F2812與TMS320F24x/LF240x(以下簡稱F24x/240x)原代碼及部分功能相兼容,使其應用領域更加廣泛,從電機數字控制領域拓展到光學網絡、汽車控制、生物測定學等新興應用領域。具體有生物測定學應用領域中的人力資源管理、汽車及家庭安全系統和身體入口控制等。總之,憑借F2812強大的數據處理能力及高度集成化程度,其應用范圍還有很大的拓展空間。
在通常的數據處理系統中,采用單一CPU擔任數據采集和處理工作,但在實時性要求嚴格的高速數據采集系統中,單一CPU常常因為大量數據輸入/輸出和接口突發信號直接影響數據采集系統的正常工作,為了解決單一CPU系統在高速模數(A/D)或數模(D/A)轉換中的這一缺陷,本文采用兩片F2812構成雙機平臺(分別稱為A機和B機),分別完成信號的轉換(A機)和與PC機的數據通信(B機),而A機和B機之間通過雙口RAN進行數據交換。另外USB接口具有即插即用、熱插拔、傳輸速度快、通用性強、易擴展和性價比高等優點,USB2.O接口的最高數據傳輸速率可達480Mb/s.通過USB2.0接口實現F2812 DSP雙機平臺與PC機的連接,不僅數據傳輸速率滿足要求,而且較為方便實用。這樣提高了整個系統的運算速度,使整機具有良好的性能提升空間。
限于篇幅有限,僅給出F2812 DSP雙機平臺、信號調理和A/D模塊的硬件設計和軟件流程。
2 F2812雙機平臺系統硬件設計
2.1 DSP雙機平臺模塊硬件設計
TMS320F2812 DSP雙機平臺功能框圖如圖l所示。現將各部分的功能介紹如下:
(1)A機:主要完成4路模擬信號的實時A/D、 D/A轉換。需要擴展256 kxl6 bit RAM、16 kxl6 bit雙口RAM、高速4路12 bit D/A轉換器、1路RS-422異步串行接口(備用),4路模擬輸入信號通過信號調理模塊連接A/D轉換器接口。
(2)B機:主要完成USB2.O接口數據通訊、數據調整和操作-控制命令解析、系統工作狀態顯示。需要擴展256 kxl6 bit RAM、16 kxl6 bit雙口RAM、512 kxl6 bit Flash、USB2.0接口模塊、液晶顯示屏-鍵盤-聲光指示模塊、1路RS-422異步串行接口(備用)。
(3)A機和B機通過外擴雙口RAM器件共用存儲區實現數據交換,共用30 MHz外部晶體振蕩器(時鐘源)。
(4)電源模塊提供5路直流電源:±12 V(模擬)、+5 V(數字)、+3.3 V(數字)、+1.9 V(數字)。
(5)信號調理模塊:4路雙極性模擬輸入信號不能直接接入F2812 DSP的A/D輸入引腳,需要經過信號調理模塊,將信號的最大電壓幅值調整到F2812 DSP A/D輸入允許的范圍之內(0 V~+3 Vp-p),再輸入至ADC。
(6)D/A模塊:4路高速12 bit D/A轉換器輸出,建立時間小于120 ns。
(7)USB2.0接口模塊:通過USB2.0接口實現F2812 DSP(B機)與PC機的物理連接,實現F2812DSP與PC機平臺的數據交互。
(8)CPLD邏輯控制電路:實現F2812 DSP各個外部擴展功能模塊的片選地址譯碼。
該模塊是整個系統的核心部分。由于兩片F2812 DSP的引腳連接基本相同,按照通用性強、接口清晰簡捷、資源引出最大化、兼顧構建雙機平臺的設計思想設計單一F2812 DSP模塊,再由單一F2812 DSP模塊組建雙機平臺原理樣機。這樣只需要設計出一種F2812 DSP的PCB板,降低了風險,節省了時間和加工費用。在雙機平臺原理樣機調試通過、軟件調試通過和系統正常運行的基礎上,可以再進行F2812 DSP雙機平臺的整體模塊二次設計。
1 引言
在信息處理系統中,對系統本身精度要求越來越高,所需處理的數據量越來越大,要求數據處理的速度越來越高,這就對系統的硬件提出了更高的要求。TMS320F2812(以下簡稱F2812)是美國德州儀器公司(TI)推出的功能強大、性能優越的32位定點DSP,具有150 MI/s的處理能力和強大的事件管理及嵌入式控制能力,片內集成有150 kxl6 bit存儲器、16通道12位高性能A/D轉換器、2個事件管理器(EVA和EVB)、3個32位定時器、5個串行接口(2個SCI、1個SPI、1個CAN、1個McBSP),支持45個外設中斷(3個擴展中斷),最多56個GPIO引腳,可外擴超過l Mxl6 bit的存儲器。該器件既具備數字信號處理器強大的數據處理能力,又像微處理器那樣具有適于控制的片內外設及接口,可謂實現了數字信號處理器與微處理器的最佳結合。這一高度集成化的芯片為高精度控制應用提供了一整套的片上系統,極大地降低了系統成本,使系統功耗低,實時性高,靈活性強;另一方面,F2812與TMS320F24x/LF240x(以下簡稱F24x/240x)原代碼及部分功能相兼容,使其應用領域更加廣泛,從電機數字控制領域拓展到光學網絡、汽車控制、生物測定學等新興應用領域。具體有生物測定學應用領域中的人力資源管理、汽車及家庭安全系統和身體入口控制等。總之,憑借F2812強大的數據處理能力及高度集成化程度,其應用范圍還有很大的拓展空間。
在通常的數據處理系統中,采用單一CPU擔任數據采集和處理工作,但在實時性要求嚴格的高速數據采集系統中,單一CPU常常因為大量數據輸入/輸出和接口突發信號直接影響數據采集系統的正常工作,為了解決單一CPU系統在高速模數(A/D)或數模(D/A)轉換中的這一缺陷,本文采用兩片F2812構成雙機平臺(分別稱為A機和B機),分別完成信號的轉換(A機)和與PC機的數據通信(B機),而A機和B機之間通過雙口RAN進行數據交換。另外USB接口具有即插即用、熱插拔、傳輸速度快、通用性強、易擴展和性價比高等優點,USB2.O接口的最高數據傳輸速率可達480Mb/s.通過USB2.0接口實現F2812 DSP雙機平臺與PC機的連接,不僅數據傳輸速率滿足要求,而且較為方便實用。這樣提高了整個系統的運算速度,使整機具有良好的性能提升空間。
限于篇幅有限,僅給出F2812 DSP雙機平臺、信號調理和A/D模塊的硬件設計和軟件流程。
2 F2812雙機平臺系統硬件設計
2.1 DSP雙機平臺模塊硬件設計
TMS320F2812 DSP雙機平臺功能框圖如圖l所示。現將各部分的功能介紹如下:
(1)A機:主要完成4路模擬信號的實時A/D、 D/A轉換。需要擴展256 kxl6 bit RAM、16 kxl6 bit雙口RAM、高速4路12 bit D/A轉換器、1路RS-422異步串行接口(備用),4路模擬輸入信號通過信號調理模塊連接A/D轉換器接口。
(2)B機:主要完成USB2.O接口數據通訊、數據調整和操作-控制命令解析、系統工作狀態顯示。需要擴展256 kxl6 bit RAM、16 kxl6 bit雙口RAM、512 kxl6 bit Flash、USB2.0接口模塊、液晶顯示屏-鍵盤-聲光指示模塊、1路RS-422異步串行接口(備用)。
(3)A機和B機通過外擴雙口RAM器件共用存儲區實現數據交換,共用30 MHz外部晶體振蕩器(時鐘源)。
(4)電源模塊提供5路直流電源:±12 V(模擬)、+5 V(數字)、+3.3 V(數字)、+1.9 V(數字)。
(5)信號調理模塊:4路雙極性模擬輸入信號不能直接接入F2812 DSP的A/D輸入引腳,需要經過信號調理模塊,將信號的最大電壓幅值調整到F2812 DSP A/D輸入允許的范圍之內(0 V~+3 Vp-p),再輸入至ADC。
(6)D/A模塊:4路高速12 bit D/A轉換器輸出,建立時間小于120 ns。
(7)USB2.0接口模塊:通過USB2.0接口實現F2812 DSP(B機)與PC機的物理連接,實現F2812DSP與PC機平臺的數據交互。
(8)CPLD邏輯控制電路:實現F2812 DSP各個外部擴展功能模塊的片選地址譯碼。
該模塊是整個系統的核心部分。由于兩片F2812 DSP的引腳連接基本相同,按照通用性強、接口清晰簡捷、資源引出最大化、兼顧構建雙機平臺的設計思想設計單一F2812 DSP模塊,再由單一F2812 DSP模塊組建雙機平臺原理樣機。這樣只需要設計出一種F2812 DSP的PCB板,降低了風險,節省了時間和加工費用。在雙機平臺原理樣機調試通過、軟件調試通過和系統正常運行的基礎上,可以再進行F2812 DSP雙機平臺的整體模塊二次設計。
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