摘 要：隨著數(shù)字技術的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理在很多領域得到廣泛應用，對大容量的數(shù)據(jù)存貯提出了更高的要求。該文完成了基于DSP2812數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的大容量存儲單元的設計，利用DSP2812的A/D功能完成數(shù)據(jù)采集，設計DSP2812與CF卡接口電路，對CF卡進行基本的扇區(qū)讀寫，完成采樣數(shù)據(jù)的大容量存儲。

關鍵詞：DSP2812 數(shù)據(jù)采集 CF卡 大容量存儲單元

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-01

1 課題研究的目的及意義

在電力系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)采集的速度和精度要求越來越高，采樣的數(shù)據(jù)量也越來越大。為了能夠實現(xiàn)基于DSP2812的監(jiān)測系統(tǒng)的獨立高效運行，就需要用一個大容量的存儲介質專門用于保存A/D采樣結果。

但是，DSP本身板載的Flash容量通常不大，SARAM掉電后數(shù)據(jù)會丟失，并且他們都不能很方便地把數(shù)據(jù)轉移到計算機主機上。

一種便攜式、容量大、易操作的存儲介質就成為的首選。CF卡全稱是Compact Flash Card。CF卡兼容3.3 V和5 V工作電壓，工作時沒有運動部件，其體積小、容量大，具有很高的性價比。

2 DSP2812系統(tǒng)硬件電路及接口設計

本次設計實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括A/D采樣和外部擴展兩個主要部分，A/D采樣通過采樣通道可以對外部輸入的電壓信號進行實時采樣，并通過DSP內部控制系統(tǒng)，可以將A/D轉換結果保存于外部擴展的CF卡存儲器中。

DSP2812有專門的外部擴展接口，可以很方便的實現(xiàn)外部設備的擴展。同時，CF卡采用標準IDE接口，使得硬件接口的設計比較簡單。

雖然CF卡的處理速度很高，與DSP比較起來還是比較慢的，所以要在訪問的過程中加入延時等待，實現(xiàn)DSP與CF卡的時序匹配，這可以通過軟件編程來實現(xiàn)。

DSP2812的擴展接口每個映射空間都可以通過相應寄存器來單獨設置讀寫時序，可以很方便的實現(xiàn)上述時序要求。

A/D采樣部分主要實現(xiàn)從外部引入一個電壓信號，并不需要進行專門的接口設計。該調理電路的輸入為一個模擬信號，即模擬一個電壓信號，將要監(jiān)測的系統(tǒng)電壓經電壓互感器變換后得到同頻率、小幅度的電壓信號，然后經低通濾波電路和電壓跟隨電路得到可以為DSP接收的穩(wěn)定的電壓正弦信號。

該電路輸入電壓為Uin左右，經過一個低通濾波器和電壓抬升電路后，最后輸出電壓信號為Uout，完全滿足DSP2812信號采集的要求。

CF卡電氣特性符合ATA/IDE磁盤接口規(guī)范，其連接裝置與PCMCIA卡相似，只不過CF卡是50引腳，而PCMCIA是68引腳，可以很容易插入無源68引腳TYPEII適配卡，并完全符合PCMCIA電力和機械

規(guī)格。

CF卡的操作與標準的IDE接口操作基本類似，轉換后即成為標準的IDE接口，其管腳定義如表3-1所示。而且CF卡可以支持5 V和3.3 V電源工作，允許不同系統(tǒng)對硬件和軟件的設計要求。數(shù)據(jù)訪問是以512Byte為一個扇區(qū)單元進行訪問，完全和磁盤接口兼容，可用PC I/O、Memory mapped、IDE等格式進行訪問。

DSP通過外部接口與CF卡連接，包括16根數(shù)據(jù)線、20根地址線、三個片選信號線及讀寫信號線等。

CF卡在True IDE模式下的接線為16根數(shù)據(jù)線、三根地址線、兩個寄存器選擇線及讀寫信號線等，其他的管腳可以根據(jù)實際需要接高電平或接地。

3 DSP2812采集系統(tǒng)軟件設計

ADC模塊總共有3個16位控制寄存器，要完成模塊的功能設置，需要對每一個寄存器中的每一位進行合適的設置。

控制寄存器1為ADC模塊的初始化寄存器，對該寄存器進行設置，實現(xiàn)ADC模塊的初始化，作為整個ADC模塊的基礎。

CF卡存儲空間的尋址是通過命令寄存器組和控制寄存器組來實現(xiàn)的。命令寄存器組用來給磁盤驅動器發(fā)送命令和數(shù)據(jù)交換，控制寄存器組用來控制磁盤驅動器。

在True IDE方式時，這兩組寄存器組通過CS0和CS1信號來區(qū)分。CS0選通命令寄存器組，CS1選通控制寄存器組。

下面簡要介紹各命令寄存器：數(shù)據(jù)寄存器（R/W）：這是一個16位數(shù)據(jù)寄存器，用于對扇區(qū)的讀寫操作。主機通過該寄存器向CF卡控制器寫入或從CF卡控制寄存器讀出扇區(qū)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)；錯誤寄存器（R）和特性寄存器（W）：錯誤寄存器反映控制寄存器在診斷方式或操作方式下的錯誤原因，特性寄存器一般不使用。

錯誤寄存器只用于讀，而特性寄存器只用于寫；主程序為軟件核心，實現(xiàn)A/D采樣、CF卡讀寫的主要功能。

其中A/D采樣主要通過EVA中定時器1的周期中斷來啟動，首先將采樣結果存入RAM中，當RAM中存入的數(shù)據(jù)到達一定量時，設標志位進行CF卡寫操作，即將RAM中數(shù)據(jù)寫入CF卡中，每次至少寫一個扇區(qū)512字節(jié)。寫完成后標志清零并返回主程序，繼續(xù)執(zhí)行A/D采樣。這樣循環(huán)來實現(xiàn)CF卡在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的大容量存儲功能。

4 實驗結果及分析

本次設計是針對A/D采樣過程及其結果的存儲來實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集和大容量存儲單元的研究。通過最后的不斷實驗分析，得到實驗結果如下。DSP內部設置A/D采樣頻率為5.74 kHz，每秒鐘采樣5740個點，滿足大部分信號采集系統(tǒng)的需要，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣的多種環(huán)境下的可適性。實驗過程中，采用一個通道采樣和轉換，一個結果寄存器來存放轉換結果，在實驗室條件下簡單易行且具有代表性，這樣就比較好分析，采樣結果存入外擴的采樣結果可以用波形表示，該波形為A/D采樣過來經過簡單的模數(shù)轉換后得到的正弦波形，輸入信號波形與采樣結果波形相似，實現(xiàn)了A/D模塊的實時準確性采樣，符合設計需要，能夠為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析做好充分的準備，同時也實現(xiàn)了大容量的數(shù)據(jù)存儲。通過以上的設計試驗結果分析可知，本次設計完成了DSP2812的A/D采樣并進行簡單的模數(shù)轉換，并最后將結果存入外擴存儲器中，實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲。

參考文獻

[1]林世隆.電網(wǎng)電氣設備在線監(jiān)測綜合平臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計[J].電力與電工，2009（2）：20-23.