雙余度DSP數據采集裝置在某型控制器中的應用

摘要：針對某型控制器設計的雙余度DSP數據采集裝置，采用以雙端口RAM方式進行數據交換。結果表明，此數據采集裝置既能快速完成模擬數據的采樣，又能快速地在DSP間進行高速數據交換，同時，還能夠滿足基于DSP數據采集裝置的高精度與小型化要求。
關鍵詞：雙端口RAM；DSP處理器；數據采集；控制器

0 引言
任何一種自動控制系統都離不開數據采集裝置，它的性能直接影響整體系統的工作性能。數據采集裝置向著高速、實時方向發展，對數據的傳輸和控制速度也提出了較高要求。DSP(數字信號處理器)是一種適合于實現各種數字信號處理運算的微處理器，具有哈佛結構、支持流水線處理、快速的指令周期等優點，因而在嵌入式系統中得到廣泛的應用。事實上，以DSP為核心來構建數據采集裝置也已經成為一種常用的有效方法。
在多任務信號處理系統中，考慮到設計系統的復雜性，經常需要使用雙DSP協同工作來構成系統。雙DSP系統的優點在于，可以通過計算能力的均勻分布，使系統具有較好的冗余能力、更快的處理速度、模塊化的體系結構。正因為雙DSP系統的應用越來越廣泛，如何解決好雙DSP間的數據共享也變得越來越重要。如果需要進行大量數據的高速交換，依靠控制器自帶的串口實現數據的串行傳輸已很難滿足需求，必須尋求一種能進行高速數據通信的方法。而采用雙端口RAM是解決雙DSP之間高速數據通信的有效辦法，該方法能夠方便地構成各種工作方式下的高速數據傳送介質，很好地解決因數據傳輸速度低所引起的瓶頸問題。
某型控制器要求采用雙余度數據采集通道，每個通道都需要對多達16路模擬信號進行模數采樣。為此，本文給出了用雙DSP來構建的具體方法，每個DSP負責一個通道的數據采樣，并在兩個DSP之間用雙端口RAM來構建一個高速的數據通道，以交換各自的采樣數據和其它數據。

1 雙余度DSP數據采集裝置的總體設計
某型控制器要求采用雙余度數據采集通道。以DSP為核心構建數據采集裝置，該裝置既可以進行高速采樣，還可以對數據進行后處理。采用兩個DSP，各自負責一路數據采樣，采樣數據和其它數據可在兩個DSP之間共享。數據采集裝置由數據采集模塊、DSP處理器和數據交換模塊組成。圖1給出了系統中雙余度DSP數據采集裝置的結構框圖。

數據采集模塊主要在DSP的控制下，各通道分時對16路模擬信號進行采樣，并將采集的數據發給DSP；DSP負責輸出數據采集所需要的時序，對采樣進行控制，并根據需要，通過訪問數據交換模塊來對采集的數據和狀態信息等其它數據進行交換；數據交換模塊則在DSP的控制下，使兩個DSP能夠不沖突地對任一存儲單元進行訪問，從而達到數據交換的目的。

2 數據采集模塊的設計
本模塊的主要功能是在DSP的控制下，由通道對16路指令和反饋信號進行采樣，并將采集的數據發給DSE。因為采樣的信號較多，故采用16選1電子開關。DSP輸出電子開關控制信號，以將16路信號分時送入A／D采樣芯片；同時，DSP還要輸出A／D轉換控制信號，以將選通的模擬信號轉換為數字量后讀入DSP。
單通道DSP數據采集模塊的框圖如圖2所示。

本裝置中兩個通道的采樣電路相同，通道1的采樣電路如圖3所示。