雙CPU數據處理系統設計

　　在嵌入式控制系統中經常需要對現場物理量進行數據采集與實時處理，且要求系統具有良好的人機交互功能，這時僅采用DSP處理器往往不能滿足要求。本文選擇以單片機為主處理單元（主要完成各種控制和接口功能）、DSP芯片為從處理單元（主要完成數據運算和處理）的系統結構方案，該系統可獨立使用，也可與上位PC機進行通信。

　　1 數據處理系統硬件總體設計方案

　　數據處理系統　是指運用計算機處理信息而構成的系統。其主要功能是將輸入的數據信息進行加工、整理，計算各種分析指標，變為易于被人們所接受的信息形式，并將處理后的信息進行有序貯存，隨時通過外部設備輸給信息使用者。系統由MCU處理器、DSP處理器、8位高速A/D轉換器以及FLASH存儲器等部分組成，傳感器的信號送入高速A/D轉換器進行模數轉換，結果送入DSP中。這里DSP芯片采用了TI公司具有高速數據運算和處理能力的TMS320VC5402,運算結果通過HPI傳送到單片機，利用單片機方便的接口電路和控制功能，輸出并顯示結果或送入PC機做進一步處理。圖1為該系統的結構框圖，其中FLASH用于存放自舉引導程序。

　　2 數據處理系統硬件接口設計

　　2.1 A/D接口電路設計

　　隨著數字技術，特別是信息技術的飛速發展與普及，在現代控制、通信及檢測等領域，為了提高系統的性能指標，對信號的處理廣泛采用了數字計算機技術。由于系統的實際對象往往都是一些模擬量（如溫度、壓力、位移、圖像等），要使計算機或數字儀表能識別、處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉換成數字信號；而經計算機分析、處理后輸出的數字量也往往需要將其轉換為相應模擬信號才能為執行機構所接受。這樣，就需要一種能在模擬信號與數字信號之間起橋梁作用的電路--模數和數模轉換器。

　　將模擬信號轉換成數字信號的電路，稱為模數轉換器（簡稱A/D轉換器或ADC,Analog to Digital Converter）；將數字信號轉換為模擬信號的電路稱為數模轉換器（簡稱D/A轉換器或DAC,Digital to Analog Converter）；A/D轉換器和D/A轉換器已成為信息系統中不可缺少的接口電路。

　　該數據處理系統首要的任務是將傳感器的信號經過調理后進行A/D轉換。為了實現高速、實時的數據采集轉換和處理，系統中A/D轉換模塊采用了TI公司的8位并行A/D器件TLC5510A[3-4],最高頻率可達20MHz,能實現實時的數據采集。該模塊采用單一+4V電源供電，正常工作時的最大功耗為150mW,適合便攜式儀器儀表使用。傳感器的信號通過TLC5510A的模擬量輸入引腳送入，利用DSP內部定時器來控制A/D采樣率，在每次產生定時器中斷時對數據進行讀取，這樣可通過設置定時器的初始值來改變采樣率。圖2為A/D轉換接口電路圖，其中為片選端，低電平有效，時鐘由DSP內部時鐘提供，送入A/D芯片的CLK引腳。轉換后的8位數字量經電平轉換（A/D轉換器和DSP工作電壓不同）后直接送入DSP中，結合相關算法進行數據處理。

　　2.2 數據處理系統FLASH引導加載[5]

　　由于系統用于便攜式儀器中，加電后要有獨立運行的能力，而所使用的DSP芯片內無永久性存儲器，所以系統運行時需進行自舉引導。DSP為脫機運行提供了五種引導模式，分別是：主機端口（HPI）引導模式；串行EEPROM引導模式；并行引導模式；標準串行口引導模式；I/O引導模式。其中并行引導方式在這里被認為是最佳的，但是SPI EEPROM引導方式價格偏高，而并行引導方式則可以采用FLASH,因為FLASH種類很多且價格較低，可以充分體現系統的性價比優勢，故該系統中采用并行引導方式實現程序的自舉引導加載。