陳秀明

青海大學，青海西寧 810016

對于實時數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)則是作為測量當中不可缺少的一部分組成。一般在對硬件供電電壓等方面的信號進行監(jiān)測、采集雷達信號等方面，都是需要對連續(xù)變化的高速模擬信號做同步的數(shù)據(jù)采集以及對外部設(shè)備的數(shù)字量進行異步通信。所以，只有滿足對數(shù)據(jù)的高速以及高精度的采集，才能確保數(shù)據(jù)具有一定的有效性以及完整性。

1 DSP的特點

1）如果選用以DSP芯片作為主要處理單元的，則可以從該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案出發(fā)，在滿足信息處理的大量數(shù)據(jù)要求以外，還必須要實現(xiàn)鍵盤控制以及顯示液晶等方面的主要功能。在應(yīng)用DSP數(shù)據(jù)采集的加工控機方案，主要是考慮由于實際系統(tǒng)可能處理的信息會較多，并且工作量會較大，把所有的任務(wù)在不影響其速度的情況下都通過DSP進行完成，會存在一定的難度。但是PMU則它的成本會較低，同時它的優(yōu)勢就是要對外部的設(shè)備進行控制，然而PMU數(shù)字信號處理的能力卻較差，同DSP可以進行互補。在很多任務(wù)當中，對于鍵盤控制以及液晶顯示等一些方面簡單的處理環(huán)節(jié)都可以通過工控機進行完成，從而在單片機的控制方面也利用了其長處，促使DSP的各種算法可以通過數(shù)字信號進行處理，同時也滿足了處理的要求；

2）在對交流電量進行同步采集時，要求全部的測量數(shù)據(jù)必須要對應(yīng)一個時標，所以，要求系統(tǒng)就應(yīng)具有同步的一個高精度時鐘。而出現(xiàn)的GPS全球定位系統(tǒng)卻解決了這個問題。可以應(yīng)用GPS接收板進行發(fā)出信息再與同步的時間秒脈沖，并且可以在測量系統(tǒng)當中建立一個測量的實時時鐘，再通過串口時間建立一個可以測量系統(tǒng)年份、月份以及具體的時間，再通過同步的秒脈沖以及計數(shù)器從而建立一個可以測量系統(tǒng)的微秒級的時鐘，并在任意時刻都可以讀出精度的時間。同時在采樣的過程當中，也可以獲得采樣點的數(shù)值，并且通過DSP對其采樣點做好時間標簽，從而實現(xiàn)具有連續(xù)性的采樣波形；

3）如果要實現(xiàn)在寬頻域范圍當中的實時測量、高頻以及信號的精確度，就必須要求其分辨率與采樣率相對較高，而實時信號的處理流程也應(yīng)具備一定大流量的采樣數(shù)據(jù)和快速的處理運算功能。在信號處理方面，由于DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)以及在指令系統(tǒng)上都必須要提供一個速度極快的不同層次、不同類型以及不同定制的處理支持，而在運算機制上以及內(nèi)部資源上都必須要非常豐富。但是，因為DSP的運算處理會需要周期的運轉(zhuǎn)，并且在處理數(shù)據(jù)的同時，還有數(shù)據(jù)上傳與控制等方面的操作都會占用一些外部的資源。

2 對于硬件的選用

1）在系統(tǒng)當中，DSP所應(yīng)用的是F2812，這是性價比相對較高的一種芯片，它的運行速度較快、存儲的空間較大、集成度高、存儲空間大以及具有高精度的轉(zhuǎn)換特點等；

2）對于工控機在數(shù)據(jù)處理方面的速率應(yīng)比數(shù)據(jù)采集的速率要高一些，否則就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失等方面的問題；

3）在選擇CPLD時，對于所選用的編程邏輯器件，其資源量必須要滿足系統(tǒng)的具體要求，這也是作為重要的考慮依據(jù)。而在進行實際的凋試以前卻很難確定DSP芯片的資源以及耗費量。所以對于在選型CPLD的器件時必須要先應(yīng)用軟件做大概的估算，主要是估算其所需要的資源量，并選用一個具有冗余的器件，以達到系統(tǒng)設(shè)計的具體要求。此外，在系統(tǒng)設(shè)計結(jié)束以后必須也應(yīng)考慮到可能會增加一些新功能，或者硬件存在升級要求的可能性等。

3 該系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1）由于在輸入模擬信號時則可以應(yīng)用通過單端進行輸入一差分的輸出方式，也可以應(yīng)用差分輸入一差分的輸出方式。在六個模擬的輸入通道當中則可以分為三對，而對于每個轉(zhuǎn)換器都會具有三對的輸入端，并且可以進行同時的轉(zhuǎn)換和采樣，所以就可以對兩個模擬的輸入信號保持一個相對相位的信息。而每對通道也都會具有單個的保持信號，而通過這三個信號便可以同時保持六個的輸入信號，其所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)則會分別的放到這六個存儲器當中；

2）可應(yīng)用CPLD的控制對ROM雙口進行讀寫數(shù)據(jù)。應(yīng)先寫低地址段，在完成以后再輸入FLAG2腳，如果是1時，則可以將LFAG0的輸出相反的方向。而如果FLAG2是作為高電平，便可以在高端地址段當中輸入采集數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)查詢繼續(xù)等待時，則直到為真為止。而此時，在FPGA在另一端在向硬盤當中做完數(shù)據(jù)的處理后，則必須要查詢低端地址段在讀取完以后是否可以進行繼續(xù)讀取，而在高位地址段進行讀取完之后，所查詢的低位地址是會不會由FPGA讀取。這種方法的實施具有很高的數(shù)據(jù)價值，并且也很方便。

4 該系統(tǒng)的軟件設(shè)計

1）該系統(tǒng)的軟件一般是完成了對于A/D控制轉(zhuǎn)換的過程，并通過DSP進行讀取轉(zhuǎn)換的結(jié)果。如果結(jié)束了該系統(tǒng)的初始化工作，便開始對AID的轉(zhuǎn)化部分進行運行。當轉(zhuǎn)換器進行新的一次轉(zhuǎn)換時，其BUSY腳會變成低電平，同時在轉(zhuǎn)換期間也會持續(xù)保持在低電平的狀態(tài)，一般完成轉(zhuǎn)換一次則需要至少大概16個時鐘；

2）由于DSP主要是針對數(shù)據(jù)做采集的一個單元，所以應(yīng)把這個單元通過A/D可以轉(zhuǎn)化過來，并對數(shù)據(jù)進行采集，再對FLAG引腳的初始化方向，再把所采集的數(shù)據(jù)輸入進雙ROM里，并根據(jù)FLAG方向從而對工控機控制讀取數(shù)據(jù)；

3）由于工控機是數(shù)據(jù)的一個處理單元，所以在通過雙口ROM所讀取的數(shù)據(jù)做處理時，應(yīng)計算電能質(zhì)量的參數(shù)，這主要包括在電壓的偏差、電壓的有效值、頻率、功率和因數(shù)的幅值、諧波的含有率、不平衡度等方面的計算參數(shù)。

5 結(jié)論

總之，對于數(shù)字信號數(shù)據(jù)的采集，主要是通過設(shè)計以高性能的芯片作為基礎(chǔ)，從而構(gòu)成了以高速運行數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)。此外，也針對DSP內(nèi)置的串行通信接口和芯片所組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對于其中應(yīng)注意的設(shè)計問題從而進一步的加以說明，通過試驗表明在其這套系統(tǒng)當中，由于數(shù)據(jù)采集的速度較快、精準度較高，所以可以達到應(yīng)用的具體要求，也可以廣泛推廣。

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