基于DMA的信號采集通道設計

摘 要：DSP信號采集系統中，經常需要將大量外部AD數據搬移到DSP內存中，極為費時。本文擬設計一種基于DMA的數據通道，CPU不再直接參與數據搬移。方案中給出了通道工作機制、信號調理電路、芯片接口電路及DMA數據幀傳輸方式。該設計能極大節約CPU資源，有效保證系統實時性。

關鍵詞：DMA；信號采集；DSP

引言

同頻信號的相位差檢測在衛星導航、激光測距、振動檢測等領域中有著廣泛的應用。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，但大量的數據，需要從外部AD芯片搬移到DSP芯片內存中去，將是一項龐大的工程，特別在需要對信號連續采集的工程應用中。若CPU同時還必須響應其他亟需處理的中斷，系統將不堪重負。為此，擬采用一種DMA方式的數據搬移，將大量數據從“后臺”存儲到DSP內存中。

1 通道設計

本文擬設計一種更高效的信號采集通道，如圖1所示，待采集信號首先經過必要的放大和濾波處理。定時器Timer按固定時間間隔，產生中斷，觸發DMA事件，將讀取指令發通過McBSP的發送緩沖寄存器。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的觸發下，成功發送到ADC芯片。McBSP同時將接收ADC的模數轉換數據，數據填滿接收寄存器，也可觸發DMA事件，隨后DMA模塊可將數據自動搬移到SARAM。整個過程，通過事件觸發DMA，再通過DMA完成響應操作，不需要CPU的參與。

2.2 DSP接口設計

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雜的數學運算[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轉換速率，滿足系統設計需要。

3 DMA數據傳輸

4 結束語

本文設計的這種基于DMA的數據傳輸方案是一種快速的數據傳輸機制，數據傳輸過程不需要CPU的大量干預，特別是在需要對信號連續采集時，需要大量存儲模數轉換數據的情況下，優勢更加明顯，有效的節約CPU資源，提高系統實時性、可靠性，具有很大的工程應用價值。

參考文獻

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

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

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

[4]李兵祥，樊超，張維娜.基于TMS320F28335的數據采集系統設計[J].電子元器件應用，2011.11（12）：33～34

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