ADS1274可控式高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解析

便攜式振動測試分析儀憑借其輕巧方便，適用范圍廣，靈活性高，測量對象多的特點。在旋轉(zhuǎn)振動信號采集領域取得了廣泛應用。傳統(tǒng)振動側(cè)試儀采用8位或16位單片機作為其控制器，用加速度傳感器或其他傳感器采集振動物理信號，并通過模擬調(diào)理電路和數(shù)字調(diào)理電路將該信號進行數(shù)字式量化，然后利用處理器對數(shù)據(jù)進行時域和頻域分析。但它的總體性能較差，主要表現(xiàn)：MCU功能弱；工作模式簡單；靈活性比較差；采樣精度低；功耗較高。對此采用TMS320VC5502高性能數(shù)字信號處理器（DSP）和ADSl274高精度∑一△結(jié)構A／D轉(zhuǎn)換器，構建了一個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，使測試需求與系統(tǒng)功耗達到最佳配比。
　　2、器件選型
　　2.1 TMS320VC5502簡介
　　TMS320vc5502是一款高性能的DSP?？梢蕴峁┚哂?00 MHz雙MAC的強大性能，可實現(xiàn)高速、大容量數(shù)字信號處理，現(xiàn)已廣泛用于嵌入式電信設備、消費類音頻、醫(yī)療、生物辨識和工業(yè)傳感器等領域。TMS320VC5502既提供了16／8位加強型主機接口（HPI），可實現(xiàn)雙處理器間的數(shù)據(jù)通訊功能；提供32位外部存儲器接口（EMIF），以實現(xiàn)與廉價的SDRAM、SBRAM、異步RAM和Flash存儲器的無縫連接，便于外部存儲器擴展；具有3個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．是一種寬動態(tài)范圍的新型A/D轉(zhuǎn)換器，可實現(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128KS／s。主要特性包括：①采用差動輸入方式，所以輸入端可直接與傳感器或微小的電壓信號相連；②采用∑一△結(jié)構，具有寬泛的動態(tài)范圍和24位無差錯編碼；③采用低噪聲增益可編程放大器（PGA），可擴展動態(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，用于校正失調(diào)電壓，校準滿刻度誤差；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)硬件設計
　　3.1 系統(tǒng)總體設計
　　該系統(tǒng)需要實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)機械信號進行多通道實時數(shù)據(jù)采集、預處理以及與上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋Ｔ撓到y(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接口實現(xiàn)對A／D轉(zhuǎn)換器工作模式的控制．通過DSP的增強型HPI接口實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)與上位機的數(shù)據(jù)傳輸．其傳輸速度高達100 Mb／s。TMS320VC一5502能高效地實現(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ARM控制器傳送來的主機命令，實時采集和處理數(shù)據(jù)．最后將處理后的數(shù)據(jù)包傳輸給上位機顯示、存儲和高級處理。
　　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。