基于DSP和以太网的数据采集处理系统

发布于：2007/3/2 8:52:59 | 1099 次阅读

[转载]原文链接：

随着测试技术的不断发展进步，低功耗、高性能的DSP可取代通用单片机，用在数据采集处理系统中；以太网技术也正在数据采集、测试测量技术中发挥越来越大的作用。本文主要从软件、硬件出发，介绍一种基于DSP和以太网的数据采集处理系统的设计思路及实现。

　　1 基于以太网的数据采集处理系统

　　由于生产和科研领域对测试的要求越来越高，所需测试和处理的数据量也越来越大，可能需要多个测试仪器同时进行处理，也可能需要在各测试仪器之间进行数据交换；而且，有些时候不适合工作人员亲临现场，这时就需要进行网络控制。以太网技术在数据采集处理系统中的应用如图1所示。

　　

点击看原图

　　和现在使用于工业现场比较多的现场总线比较，以太网的特点是开发性好、成本低。通过把复杂的TCP／IP协议封装而提供的各种网络测试技术，使得网络测试的开发变得不再复杂；同时，网络测试带来的巨大效益，使得网络测试在测试自动化领域能够得到广泛的应用。以太网作为分布式测试的一个网络方案，其潜力无疑是巨大的。

　　以太网接口控制器和DSP微处理器的价格不断下降，使得以太网直接集成到基于DSP等嵌入式系统的测试、

采集和工业I／O设备中成为一个越来越明显的趋势。基于以太网的I／O设备是将以太网接口直接嵌入到设备内部。所以一般来说，在网络进行数据采集时，可以有更小的设备体积，安装也更灵活。和一些现在使用于工业的其它通信方案比较，以太网方式通常需要更强大的微处理器和内存。而现在网络和计算机技术的发展，特别是DSP技术的应用，可以大大地降低这方面的成本。

　　2 数据采集处理系统的硬件设计

　　该系统以TI公司的TMS320C6000(以下简称C6000)系列DSP中的TMS320C6211和10／100M自适应以太网控制芯片MX98728EC为，主要包括ADC数据采集、DSP数据处理和以太网接口三个部分。图2为数据采集处理系统框图。

　　

点击看原图

　　图2 数据采集处理系统框图

　　(1)C6000系列DSP

　　C6000是1997年美国TI公司推出的新一代高性能DSP芯片。这种芯片是属于定点、浮点兼容的D S P系列。其中定点系列是TMS320C62XX，浮点系列是TMS320C67XX。C6000片内有8个并行的处理单元，分为相同的两组。芯片的时钟频率可以达到300MHz，当芯片内部8个处理单元同时运行时，其处理能力可以达到2400MIPS。本数据采集处理系统采用TMS320C6211。

　　(2)以太网控制器MX98728EC

　　MX98728EC是一个通用的单片10／100M快速以太网控制器。通过它的主机总线接口，可以实现各种各样的应用，而不需要或者只需极少的外部控制逻辑。单片的解决方案可以减小电路板的尺寸和板上芯片的数量，以降低系统的成本。MX98728EC的特点如下：

　　◇ 32位通用异步总线结构，支持频率到33MHz；

　　◇ 单片解决方案，集成了10／100M TP收发器；

　　◇ 可选的外部收发器MII接口；

　　◇ 完全兼容IEEE 802.3u协议；

　　◇ 支持16／8位打包缓冲数据宽度和32／16位主机总线数据宽度；

　　◇ 分离的TX和RX FIFO，支持全双工模式，独立的TX和RX通道；

　　◇ 丰富的片上寄存器，以支持各种各样的网络管理功能；

　　◇ 支持16／8位的用于打包缓冲器的SRAM接口，支持片上FIFO的突发DMA模式；

　　◇ 自动设置网络速度和协议的NWAY功能；

　　◇ 可选的EEPROM 配置，支持1Kb和4Kb的EEPROM 接口；

　　◇ 支持软件EEPROM 接口，方便升级EEPROM的内容。

　　(3) 系统结构

　　①ADC数据采集部分。CPLDl由DSP提供时钟信号，主要作用是提供扫描表SRAM的地址。扫描表SRAM的数据由DSP写入。扫描表的数据输出对拟进行A／D转换的模拟通道进行选择和对仪表放大器进行增益选择。ADC采用14位的LTCl416。32路模拟信号通过多路复用器，选择其中1路信号，进入仪表放大器放大之后，进入ADC。ADC的转换时钟由DSP的定时器提供。

　　②DSP数据处理部分。ADC转换后的14位数据通过FIPO进入DSP进行处理。FIFO采用4片CY7C425形成乒乓结构，以实现模拟信号的不间断采样。DSP扩展一片Flash存储器，作为DSP的程序存储器。另外，还扩展了一片SRAM，作为程序缓存，脱机运行时，DSP将Flash中的程序写入SRAM，再写入DSP内部RAM。CPLD2主要是用于控制FIFO的读写，并且提供以太网接口部分的控制信号。DSP系统中的数字信号处理算法重点实现滤波、采样率变换、非线性修正和温漂修正等。
　　③以太网接口部分。以太网主控芯片MX98728EC通过RJ45接口连接以太网，扩展一片SRAM作为以太网数据收发数据存储器。EEPROM存储以太网卡的MAC地址、I／O基地址、中断线选择等配置寄存器初始化数据。CPLD3通过DSP高位地址线的译码，控制以太网芯片的片选和提供以太网接口部分的复位信号等。DSP和以太网的接口部分硬件设计如图3所示。

　　

　　3 数据采集处理系统的软件设计

　　C6000系列DSP芯片的硬件资源为高性能提供了必要条件，应该充分利用这些硬件资源及开发工具，使代码达到所期望的性能。在DSP嵌入式系统的基础上，集成已经封装的TCP／IP协议栈，增加网络连接代码，这是软件编程时应该着重考虑的问题。因为DSP系统硬件及以太网协议的复杂性，本系统中的软件编程是一个关键的难点。

　　本系统的软件设计过程中，采用了TI基于C6000系列DSP的实时操作系统DSP／BIOS和DSP／BIOS提供的实时数据交换功能RTDX(Real-Time-Data-eXchange)。DSP／BIOS针对DSP的应用环境，通过一系列的对

象模块，向开发者提供了一个实用的实时操作系统。它可以帮助用户提高软件的模块化、并行性和维护性等，有利于降低系统成本和缩短开发周期。运行于该操作系统之上的应用程序，在开发时间、软件维护和升级等方面都有了极大的提高。实时数据交换RTDX是DSP／BIOS提供的一个全新功能。在很多应用中，要求DSP从主机中实时地读取数据或者向主机实时地输出数据，而不能够停下来。

　　因为本系统的软件结构较为复杂，涉及的算法较多，故应采用模块化、由顶向下、逐步细化的结构化程序设计方法。这一方法可节省软件工作量、提高工作效率。图4为简化的数据采集处理主程序流程图。

　　

　　结语

　　实践证明，根据以上方案设计的基于DSP和以太网的数据采集处理系统，可以很好地实现对模拟信号进行采集和处理的功能。在此基础上，也可以作为基于DSP嵌入式系统和以太网的网络测试平台开发过程中重要的调试工具，从而加速把以太网集成到测试、采集和工业I／O仪器中的开发进程。

参与讨论

登录后参与讨论

//评论区

推荐阅读

智能网联汽车国际标准法规协调专家组（HEAG）召开工作会议

近年来智能网联汽车快速发展，新技术不断涌现，与相关产业融合度持续提升，正在推动全球汽车产业发生深刻变革。为应对此种形势，欧、美、日等汽车工业发达国家和地区都加大了智能网联汽车的国际标准法规协调的参与力度，在联合国世界车辆法规论坛(UN/WP.29)和国际标准化组织(ISO)层面，智能网联汽车相关国际标准法规协调活动正快速推进。为更有效地支撑上述组织的国际标准法规协调活动，2017年全国汽车标准

0215jiejie | 发布于：2022-12-01 0评论 0赞

苹果推出搭载M2芯片的新款iPad Pro 799美元起售

据苹果官网，苹果推出搭载M2芯片的新款iPadPro。 11英寸wifi版起售价为799美元，wifi+蜂窝网络版起售价为999美元；12.9英寸wifi版起售价为1099美元，wifi+蜂窝网络版起售价为1299美元。

0215jiejie | 发布于：2022-10-19 0评论 0赞

新能源汽车领衔 “中国智造”加速登陆欧洲市场

全球五大车展之一巴黎车展时隔四年再度启幕。在这场被视为“全球汽车行业风向标”的盛会上，国内外汽车品牌云集，长城汽车、比亚迪等再次领衔中国汽车出海。长城汽车欧洲区域总裁孟祥军表示：“欧洲是长城汽车最重要的海外市场之一，巴黎车展是长城汽车向欧洲市场展示GWM品牌和产品的最佳机会。长城汽车正在研究汽车行业碳排放的整个生命周期，到2025年，将推出50多款新能源产品，全力支持可再生能源使用，为全球用户

0215jiejie | 发布于：2022-10-19 0评论 0赞

严监管时代来临，电子烟“通配”大战走向何方？

针对通配烟弹厂商的一系列诉讼的结果，将对生产通配烟弹的品牌未来在电子烟行业的发展产生深远影响。 10月1日，《电子烟强制性国家标准》正式实施，中国电子烟监管全面生效。而在电子烟行业进入规范化、法治化阶段前夕，一场围绕着通配烟弹的争论在行业里发酵。 “通配”是电子烟从业者约定俗成的概念。换弹式电子烟由烟杆和烟弹组成，“通配”烟弹指的是非品牌商生产、可与品牌烟杆匹配使用的烟弹。多位业内人士表示，被

0215jiejie | 发布于：2022-10-19 0评论 0赞

Bourns 全新大功率分流电阻器

采用金属感应引脚，专用于大电流应用中进行精确测量全新分流电阻器专为电池管理系统、大电流工业控制和电动汽车充电站提供高可靠性、高成本效益的解决方案美国柏恩Bourns全球知名电子组件领导制造供货商，宣布新增12款CSM2F系列功率分流电阻器，扩展其产品组合。全新系列采用铆接通孔金属传感引脚，可满足大电流应用中对电压测试点精确定位日益增长的需求。最新型Bourns?CSM2F系列分流电阻器

0215jiejie | 发布于：2022-10-18 0评论 0赞

请尊重元宇宙“这个筐”

元宇宙是个筐，啥都往里装，但区别在于有的像聚宝盆，有的像垃圾桶。国庆假期刚结束，中青宝“90后”董事长李逸伦便亲自上阵，玩起了元宇宙婚礼。靠着老板首秀和代言，中青宝顺势推出“MetaLove元囍”App，正式进军元宇宙婚礼赛道。就产品而言，如同其他元宇宙产品，李逸伦的元宇宙婚礼“新奇与吐槽齐飞”：有人说是有趣的尝试，有人则认为像QQ炫舞结婚系统。要知道，QQ炫舞是一款推出了十余年的老游戏。

0215jiejie | 发布于：2022-10-13 0评论 0赞

边缘计算：突围商业模式痛点

截至8月末，中国5G基站总数达210.2万个，中国5G发展已经进入下半场。随着5G加速融入千行百业，互动直播、vCDN、安防监控等场景率先大规模落地，车联网、云游戏、工业互联网、智慧园区、智慧物流等场景也快速走向成熟，这些更大流量、更低时延、更高性能的场景涌现，对边缘计算的刚性需求势必爆发。 GrandViewResearch预测，即使在新型冠状病毒肺炎疫情肆虐全球的背景下，边缘计算和5G网络市

0215jiejie | 发布于：2022-10-13 0评论 0赞

商务部回应美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”

商务部新闻发言人10日就美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”应询答记者问。有记者问：近日，美国商务部在半导体制造和先进计算等领域对华升级出口管制措施。同时，在将9家中国实体移出“未经验证清单”过程中，又将31家中国实体列入，请问中方对此有何回应？对此，商务部新闻发言人回应称，中方注意到相关情况。首先，通过中美双方前一阶段共同努力，9家中国实体zui终

0215jiejie | 发布于：2022-10-13 0评论 0赞

TCL华星官宣与奔驰合作：推出全球首款横贯A柱的车载显示屏

今年1月，奔驰带来了VISIONEQSS概念车，其中控台采用了一块完全无缝的47.5英寸曲面显示屏，横贯整个A柱，令人印象深刻。今天，TCL华星正式官宣与奔驰达成合作，并认领了VISIONEQSS上这块全球首款横贯整个A柱曲面的车载显示屏。根据TCL介绍，这款显示屏采用了完全无缝的超薄一体化设计，将仪表盘、中控与副驾娱乐显示融为一体，并能够与3D实时导航系统相辅相成。同时，这块显示屏还采用

0215jiejie | 发布于：2022-10-12 0评论 0赞

半导体板块暴跌谁最受伤

国庆假期后首日开盘，上证综指时隔5个月再次失守3000点，与此同时，半导体板块也再度走低，其中，北方华创、雅克科技等个股跌停。10月11日早盘期间，半导体板块持续下挫，北方华创、雅克科技再度跌停。截至下午收盘，北方华创、雅克科技维持跌停状态，华海清科、拓荆科技-U、盛美上海、清溢光电、海光信息的跌幅则超10%。同日，半导体板块中的119只个股中超五成呈现下跌趋势。在半导体板块遭遇下挫的同时，北

0215jiejie | 发布于：2022-10-12 0评论 0赞

unionblog

关注