采用数字信号处理的微盘控制系统技术方案

本发明专利技术公开了采用数字信号处理的微盘控制系统，包括DSP外围电路和FPGA外围电路，DSP外围电路与FPGA外围电路连接；DSP外围电路电源监控模块与DSP芯片的RST连接，手动复位与电源监控模块连接，SDRAM、FLASH均与DSP芯片的EMIF连接；FPGA外围电路RS422总线模块中RS422接收器和全双工RS422收发器均与第一光耦隔离器连接；RS232 总线模块中RS232接收器和RS232发送器均与第二光耦隔离器连接；CAN总线模块中CAN总线收发器、第三光耦隔离器和CAN总线控制器依次连接；第一光耦隔离器、第二光耦隔离器和CAN总线控制器均与FPGA芯片连接；里程和秒脉冲信号模块中电平匹配模块和缓冲芯片均与FPGA芯片连接。本发明专利技术结合FPGA和DSP兼顾速度和灵活性，提高数据采集速度、精度以及系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制系统，具体涉及采用数字信号处理的微盘控制系统。
技术介绍
在计算机有着广泛应用的当今，数据采集在计算机数据处理及控制领域是一个非常重要的方面，它是连接计算机数字处理越来越趋向于数字化处理。数据采集技术是信息科学的一个重要分支，它是以传感器技术、信号检测与处理、计算机技术以及电子学灯学科为基础形成的综合应用的技术学科。研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、振动工程、无损检测、语音处理、智能仪器、工业自动控制以及生物科学工程等诸多领域有着广泛的应用。但是现有技术中存在着一些问题还有待改进，例如传感器数据采集速度较慢，所采集的数据精度较低，整个数据处理的系统稳定性也有待提高。随着处理器技术的迅猛发展，以嵌入式计算机系统为核心的数据采集系统已在测量领域占有统治地位，数据采集系统就是将现场采集到的数据进行处理、传输、显示和存储等操作的设备。一般情况下，数据采集系统有三大部分组成，第一部分是对模拟信号的预处理，主要是对信号进行滤波和放大等。第二部分是模拟/数字转换，将模拟信号转变为易于被处理的数字信号。第三部分是数字信号的处理、存储以及处理结果的显示和输出。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是数据采集速度慢、精度低、系统稳定性差，目的在于提供采用数字信号处理的微盘控制系统，FPGA能够解决低层的信号预处理算法处理的数据大，对处理速度要求高但运算结构相对较简单的问题，DSP能够解决高层处理算法的数据量较低层，算法少，但是算法的控制结构复杂的问题，结合FPGA和DSP兼顾速度和灵活性，同时满足底层信号和高层信号的处理要求。本专利技术通过下述技术方案实现：采用数字信号处理的微盘控制系统，包括DSP外围电路和FPGA外围电路，所述DSP外围电路与FPGA外围电路接；所述DSP外围电路包括DSP芯片、电源监控模块、手动复位、SDRAM和FLASH，所述电源监控模块与DSP芯片的RST连接，所述手动复位与电源监控模块连接，所述SDRAM、FLASH均与DSP芯片的EMIF连接；FLASH的选择主要考虑可靠性、容量、读写时间、写周期和擦除周期、功耗以及与DSP芯片的兼容性。EMIF是外部存储总线接口，该接口的CE0空间连接了一片同步动态随机存储器（SDRAM），CE1空间连接一片用于存放程序的FLASH存储器，CE3和CE4空间连接至FPGA外围电路；GPIO是通用I/O口，GPIO与中断信号（INT）连接至FPGA外围电路。DSP的复位电路是指为DSP系统提供初始化信号，使其恢复到原始状态的一个过程，并且提供了一个手动复位；电源监控模块中使用了电源监控模块芯片，能够自动识别DSP芯片的状态而发出复位信号。FPGA外围电路包括FPGA芯片、RS422总线模块、RS232总线模块、CAN总线模块以及里程和秒脉冲信号模块，所述RS422总线模块包括RS422接收器、全双工RS422收发器和第一光耦隔离器，所述RS422接收器和全双工RS422收发器均与第一光耦隔离器连接；所述RS232总线模块包括RS232接收器、RS232发送器和第二光耦隔离器，所述RS232接收器和RS232发送器均与第二光耦隔离器连接；所述CAN总线模块包括CAN总线收发器、第三光耦隔离器和CAN总线控制器，所述CAN总线收发器、第三光耦隔离器和CAN总线控制器依次连接；所述第一光耦隔离器、第二光耦隔离器和CAN总线控制器均与FPGA芯片连接；所述里程和秒脉冲信号模块包括电平匹配模块和缓冲芯片，所述电平匹配模块和缓冲芯片均与FPGA芯片连接。FPGA主要是DSP外围电路的桥梁，除FPGA以外的外设都要先经过FPGA进行驱动，完成数据的收发、数据预处理以及打包等，为了使FPGA外围电路和DSP外围电路之间的通信更方便和灵活，DSP外围电路的外部总线接口及其两路片选信号CE2和CE3都接到FPGA，并且DSP的几个通用输入/输出接口（GPIO）和外部中断输入接口（INT）也与FPGA芯片连接。RS422总线模块中RS422接收的是陀螺数据，陀螺数据是指利用惯性元件（陀螺仪和加速度计）测量运载体的运动加速度及角速度信息。RS232总线模块接收的是GPS、气压计的信息。进一步地，采用数字信号处理的微盘控制系统，所述DSP外围电路还包括缓冲模块，所述缓冲模块与DSP芯片的JTAG接口连接。JTAG接口用于与外部仿真器连接，便于程序调试和下载，缓冲模块可以使JTAG接口与仿真器更好的交换数据。进一步地，采用数字信号处理的微盘控制系统，还包括第一有源晶振和第二有源晶振，所述第一有源晶振与FPGA芯片连接，所述第二有源晶振与DSP芯片的CLK连接。有源晶振是一个完整的振荡器，它不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式简单，不需要复杂的配置电路。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术中，FPGA能够解决低层的信号预处理算法处理的数据大，对处理速度要求高但运算结构相对较简单的问题，DSP能够解决高层处理算法的数据量较低层，算法少，但是算法的控制结构复杂的问题，结合FPGA和DSP兼顾速度和灵活性，提高数据采集速度、精度以及系统稳定性；2、本专利技术中，使用电源监控模块和手动复位，手动复位是人为动作，根据使用者需要能灵活控制复位时间，电源监控模块使用电源监控模块芯片自动识别DSP芯片的状态，能自动发出复位信号。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例如图1所示，采用数字信号处理的微盘控制系统，包括DSP外围电路和FPGA外围电路，所述DSP外围电路包括DSP芯片、电源监控模块、手动复位、SDRAM和FLASH，所述电源监控模块与DSP芯片的RST连接，所述手动复位与电源监控模块连接，所述SDRAM、FLASH均与DSP芯片的EMIF连接。EMIF是外部存储器总线接口，当DSP芯片内RAM容量不能满足系统程序和数据存储时，就需在片外进行存储器扩展，DSP芯片访问片外存储器时必须通过EMIF，EMIF支持的存储器类型包括同步突发静态RAM（SBSRAM）、同步动态RAM（SDRAM）、异步器件、外部共享存储器空间的器件。DSP芯片选用TMS320C6713，TMS320C6713的EMIF可对上述存储器实现无缝接口，EMIF的整个外部空间容量为64MB，分为四个空间CE0-CE3，每个CE空间相互完全独立，EMIF数据总线宽度为32Bit，同时支持8/16Bit的寄存器。由于DSP芯片不具备掉电程序存储能力，所以DSP外围电路必须设置一片用于掉电保存程序用的ROM芯片，这里采用的是FLASH。FLASH是一种高速的、电擦除、可改写的非易失性存储器，十分适合于数字信号处理系统。FLASH芯片选用SST39VF3201，该芯片具有较宽的读写电压范围（2.7V~3.6V）、较宽的工作温度范围（本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用数字信号处理的微盘控制系统，其特征在于，包括DSP外围电路和FPGA外围电路，所述DSP外围电路与FPGA外围电路连接；所述DSP外围电路包括DSP芯片、电源监控模块、手动复位、SDRAM和FLASH，所述电源监控模块与DSP芯片的RST连接，所述手动复位与电源监控模块连接，所述SDRAM、FLASH均与DSP芯片的EMIF连接；所述FPGA外围电路包括FPGA芯片、RS422总线模块、RS232总线模块、CAN总线模块以及里程和秒脉冲信号模块，所述RS422总线模块包括RS422接收器、全双工RS422收发器和第一光耦隔离器，所述RS422接收器和全双工RS422收发器均与第一光耦隔离器连接；所述RS232 总线模块包括RS232接收器、RS232发送器和第二光耦隔离器，所述RS232接收器和RS232发送器均与第二光耦隔离器连接；所述CAN总线模块包括CAN总线收发器、第三光耦隔离器和CAN总线控制器，所述CAN总线收发器、第三光耦隔离器和CAN总线控制器依次连接；所述第一光耦隔离器、第二光耦隔离器和CAN总线控制器均与FPGA芯片连接；所述里程和秒脉冲信号模块包括电平匹配模块和缓冲芯片，所述电平匹配模块和缓冲芯片均与FPGA芯片连接。...

【技术特征摘要】
1.采用数字信号处理的微盘控制系统，其特征在于，包括DSP外围电路和FPGA外围电路，所述DSP外围电路与FPGA外围电路连接；所述DSP外围电路包括DSP芯片、电源监控模块、手动复位、SDRAM和FLASH，所述电源监控模块与DSP芯片的RST连接，所述手动复位与电源监控模块连接，所述SDRAM、FLASH均与DSP芯片的EMIF连接；所述FPGA外围电路包括FPGA芯片、RS422总线模块、RS232总线模块、CAN总线模块以及里程和秒脉冲信号模块，所述RS422总线模块包括RS422接收器、全双工RS422收发器和第一光耦隔离器，所述RS422接收器和全双工RS422收发器均与第一光耦隔离器连接；所述RS232总线模块包括RS232接收器、RS232发送器和第二光耦隔离器，所述R...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫腾飞，周奇，
申请(专利权)人：成都力雅信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51