基于DSP便攜式數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3．1 數(shù)字信號(hào)處理器簡(jiǎn)介
CPU采用TI公司的面向控制領(lǐng)域的高性能定點(diǎn)TMS320F2812型DSP。該器件采用改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，片內(nèi)共6條總線(3條地址總線，3條數(shù)據(jù)總線)，指令執(zhí)行采用8級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，帶有片上MAC單元，最高工作頻率150 MHz。其內(nèi)部集成2個(gè)事件管理單元、1個(gè)12位的A/D轉(zhuǎn)換器、2個(gè)SCI口，1個(gè)CAN控制器等片內(nèi)外設(shè)．同時(shí)具有128 KB的Flash程序存儲(chǔ)器，18 KB的RAM數(shù)據(jù)操作空間。由此可見，該器件是一款功能強(qiáng)大的DSP，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。
3．2 CAN通信接口電路
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信接口通常采用EPP并口方式實(shí)現(xiàn)，這樣雖能提高數(shù)據(jù)的處理速度。但易于引入外界干擾．同時(shí)不利縮小PCB制板面積且布線復(fù)雜。基于以上考慮，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用CAN2．OB協(xié)議完成整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部總線設(shè)計(jì)，其硬件電路由TMS320F2812、CAN總線收發(fā)器SN75LBC031構(gòu)成，如圖3所示。其中引腳CANRX和引腳CANTX是DSP的內(nèi)部CAN控制模塊的接收、發(fā)送端，其內(nèi)部CAN控制器完全符合CAN2．OB規(guī)范、ISOll898―1標(biāo)準(zhǔn)。總線數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到1 Mb／s，保證系統(tǒng)內(nèi)部總線可靠、高速地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

3．3 USB通信接口電路
USB通信接口電路主要由TMS320F2812和CH375構(gòu)成，如圖4所示。引腳RXD和TXD是DSP內(nèi)部的SCI模塊的接收、發(fā)送引腳：引腳CS和INT連接到DSP的GPIO接口，用作該器件的控制線；XPl是USB端口，它包括一對(duì)5 V的電源線和一對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)線，該總線可提供500 mA的電流驅(qū)動(dòng)能力。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使CH375工作于串口方式，從而減少器件外圍的PCB布線，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

3．4 模擬信號(hào)調(diào)理電路
測(cè)井儀上傳的接箍信號(hào)、磁定位信號(hào)等都是模擬信號(hào)，其幅度變化范圍為一lO~+10V。為了盡量恢復(fù)原始的模擬信號(hào)，滿足不同的測(cè)量要求，需對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)理，使送入ADS8507的輸入信號(hào)既不超過其輸入閾值，又保證一定的幅度，提高A／D轉(zhuǎn)換精度。該系統(tǒng)利用TL084完成模擬信號(hào)的放大、濾波，如圖5所示，其中Uin為井下儀器上傳的模擬信號(hào)，Uout為通過模擬信號(hào)調(diào)理電路后的輸出信號(hào)。該輸出信號(hào)通過可編程的放大器PGA204處理后，送給ADS8507完成A/D轉(zhuǎn)換操作。