基于DMA的信號采集通道設(shè)計

摘 要：DSP信號采集系統(tǒng)中，經(jīng)常需要將大量外部AD數(shù)據(jù)搬移到DSP內(nèi)存中，極為費時。本文擬設(shè)計一種基于DMA的數(shù)據(jù)通道，CPU不再直接參與數(shù)據(jù)搬移。方案中給出了通道工作機制、信號調(diào)理電路、芯片接口電路及DMA數(shù)據(jù)幀傳輸方式。該設(shè)計能極大節(jié)約CPU資源，有效保證系統(tǒng)實時性。

關(guān)鍵詞：DMA；信號采集；DSP

引言

同頻信號的相位差檢測在衛(wèi)星導(dǎo)航、激光測距、振動檢測等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。在目前常見的相位差檢測方法中，DFT頻譜分析法對諧波和隨機噪聲干擾有較強的抑制能力，且能夠利用FFT快速算法，因此常采用DSP芯片作為硬件平臺。多點采樣做DFT運算，將有助于提高精度，但大量的數(shù)據(jù)，需要從外部AD芯片搬移到DSP芯片內(nèi)存中去，將是一項龐大的工程，特別在需要對信號連續(xù)采集的工程應(yīng)用中。若CPU同時還必須響應(yīng)其他亟需處理的中斷，系統(tǒng)將不堪重負。為此，擬采用一種DMA方式的數(shù)據(jù)搬移，將大量數(shù)據(jù)從“后臺”存儲到DSP內(nèi)存中。

1 通道設(shè)計

本文擬設(shè)計一種更高效的信號采集通道，如圖1所示，待采集信號首先經(jīng)過必要的放大和濾波處理。定時器Timer按固定時間間隔，產(chǎn)生中斷，觸發(fā)DMA事件，將讀取指令發(fā)通過McBSP的發(fā)送緩沖寄存器。McBSP可配置為時鐘停止模式，兼容SPI接口，這樣讀取指令就在DMA的觸發(fā)下，成功發(fā)送到ADC芯片。McBSP同時將接收ADC的模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)填滿接收寄存器，也可觸發(fā)DMA事件，隨后DMA模塊可將數(shù)據(jù)自動搬移到SARAM。整個過程，通過事件觸發(fā)DMA，再通過DMA完成響應(yīng)操作，不需要CPU的參與。

2.2 DSP接口設(shè)計

TMS320F28335是TI公司推出的最高時速150MHz、32位浮點處理器[4]，非常適合于做較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算[5]。相位差檢測通常對兩路正弦波信號分別計算相位，然后相減得到。多通道的AD轉(zhuǎn)換器采集兩路正弦信號，必定需要在CPU的參與下切換通道號，所以本設(shè)計決定選用AD7683作為獨立ADC，該芯片具有單一采樣通道，具有16位分辨率，100Kbps轉(zhuǎn)換速率，滿足系統(tǒng)設(shè)計需要。

3 DMA數(shù)據(jù)傳輸

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的這種基于DMA的數(shù)據(jù)傳輸方案是一種快速的數(shù)據(jù)傳輸機制，數(shù)據(jù)傳輸過程不需要CPU的大量干預(yù)，特別是在需要對信號連續(xù)采集時，需要大量存儲模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的情況下，優(yōu)勢更加明顯，有效的節(jié)約CPU資源，提高系統(tǒng)實時性、可靠性，具有很大的工程應(yīng)用價值。

參考文獻

[1]（美）TEXAS INSTRUMENT INCORPORATED著. TMS320C28X系列DSP的CPU與外設(shè)（下）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.02

[2]蘇濤，蔡建隆，何學(xué)輝編著. DSP接口電路設(shè)計與編程[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.09

[3]孫麗明編著. TMS320F2812原理及其C語言程序開發(fā)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.06

[4]李兵祥，樊超，張維娜.基于TMS320F28335的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J].電子元器件應(yīng)用，2011.11（12）：33～34

[5]郭海榮，黎坤.基于ADS8482與TMS320F28335的信號采集系統(tǒng)[J].電子設(shè)計工程，2010.02（18）：107～108