原创 用TMS320C25 与PC 机构成通用数据采集系统设计

摘要　为了更好地解决数据采集系统主从机之间大规模数据传输的问题,该文设
计了一种用TMS320C25 与PC 机构成的并行高速数据采集系统。该系统以
PC 机作为主机,TMS320C25 专用数字信号处理器作为从机,并采用双端口存
储器进行并行通讯。借助双端口存储器结构, 还使系统具有利用PC 机对
TMS320C25 进行简易开发的功能。该设计较好地解决了主从机之间大规模数
据传输的问题,且结构简单,通讯快速,数字信号处理器的优越性得以充分发挥。
关键词　数字信号处理器,数据采集,并行,接口设备
分类号　TP274.2
美国TI 公司研制的TMS320C25 数字信号处理器(DSP) 以其极高的运算速度和相对低廉的价格,在图像处理、语音处理、实时控制、生物医学等各个领域的应用日益广泛。
TMS320C25 芯片是TI 公司生产的第二代16 位字长高速数字信号处理器芯片。在芯片结构和指令系统的设计上也很有特色,单周期指令时间为100ns, 指令的数据处理功能很
强,价格低廉,因而具有较高的性能价格比。为了开展数字信号处理方面的研究和应用,本文设计了一个用TMS320C25 与PC 机并行工作的主从数字信号采集处理系统。由于高
速EEPROM 价格较贵,在TMS320C25 与PC 机并行系统中,往往采用一块低速EPROM存放应用程序,TMS320C25 启动时,先将应用程序从低速EPROM 移至高速程序存储器
中,再高速运行。这种方法使系统臃肿,并缺乏灵活性,不方便调整更改应用程序。也有用PC 机串行口先向DSP 加载应用程序再启动DSP 运行的,但仍需增加硬件开支。本文针对
TMS320C25 对程序存储器和数据存储器分别独立寻址的特点,利用系统已有的双端口存储器不增加硬件即可完成应用程序加载任务。由于不用另外再设计加载程序的硬件电路,
系统将更为紧凑。因此,该系统的特点是采用流行的双端口存储器进行主从机并行通讯,不仅较好地解决主从机之间大规模数据传输问题,而且还作为主机对从机加载监控程序和应
用程序的窗口。如果再编制一些调试软件,便可利用PC 机对TMS320C25 进行简易开发,使系统成本进一步减小。

1 　主从机通讯模块设计
在主从机高速并行系统中,需要传递的数据量较大,数据的通讯方式是影响系统速度的重要因素。双端口存储器具有2 组独立的数据、地址和控制端口,2 个端口可以同时读写存储器中的任意单元。采用双端口存储器进行通讯,主从机不需要联系,即可随时通过己方端口读取或写入数据,为了保证主从机高速通讯和元件尽量精简,采用存取时间为20ns 的高速双口存储器挂在板内高速总线和PC 机总线上,完成系统通讯功能。作为主从机共享存储器,双端口存储器既是DSP 的数据存储器,又是PC 机的内存。其结构简单,通讯快速,是高速系统较流行的通讯方式。双端口存储器内部包含总线仲裁电路,在主从机同时访问同
一地址单元时可以通过存储器busy 信号延长一方访问周期,也可在软件设计时将双端口存储器按地址分为2 个区,通过软件保证主从机不同时访问同一地址单元。为了尽量减少硬件,缩小体积,采用了后一种方式。
2 　加载程序模块设计
系统设计如图1 所示,PC 机对C25 加载应用程序时,C25 处于高阻悬浮状态,双端口存储器仅作为PC 机内存,PC 机先把监控程序和部分应用程序送到双端口存储器中。然后控制切换开关,使双端口存储器作为C25 的程序存储器,存储器1 作为C25 的数据存储器。启动C25 将应用程序从双端口存储器送到存储器1中的指定单元。监控程序设有应用程序的位置指针和传送字节数及传送目标地址,如果应用程序很长可以反复传送。在C25 执行应用程序时,PC 机控制切换开关,使双端口存储器作为C25 的数据存储器,存储器1 作为C25的程序存储器,启动C25 即可高速执行应用程序。本系统设计了32K 字程序存储器1和2K 字数据存储器2 ( 双口RAM) 。为了防止程序存储器与数据存储器功能切换时与C25 的1K 片内数据存储器冲突,存储器1 作为TMS320C25 的程序存储器时,其地址为0000H- 7FFFH, 作为数据存储器时,地址为8000H-0FFFFH 。双端口存储器2 作为TMS320C25 的片外程序存储器时,地址为0000H-07FFH, 作为数据存储器时为0800H-0FFFH 。双端口存储器以存储器映射方式作为PC 机内存时,应注意其地址必须为PC 机I/O 扩展槽存储器区中没有其余外设使用的内存段,本系统设计时采用可跳线选择的0A000H,0B000H, 0C000H 、0E000H 作为双端口存储器段地址。加载应用程序软件流程图如图2 所示。

3 　系统应用
TCLC32044 是美国TI 公司生产的模拟接口芯片,该芯片内部包含一个开关电容抗混叠带通滤波器,其截止频率可以通过改变器件的时钟频率来加以控制。

片内还有14 位的A/D 及D/A 转换器,可以适应信号幅值宽广的变化范围以及获得较高的分辨率。以TLC32044 与TMS320C25 的串行口直接连接,每采集一个数据,向C25 提出中断请求,通过C25 的中断服务程序,完成数据采集。为了防止双端口存储器在2 个端口对同一单元读写时产生差错,如图3 所示把双端口存储器分成2 个区,由软件保证不会产生此种情况发生。当双端口存储器的一个数据区满时,转向另一个存储区存储,并向PC提出中断请求,PC 机将数据块存于硬盘中。

用本系统进行了数据采集并存储于PC 机硬盘中的应用过程如下:
(1) 用PC 机文本编辑器编写C25 汇编语言源
程序。
(2) 用TI 公司提供的编辑程序ASMC25 和连接
程序LINKC25 编译连接。
(3) 用TI 公司提供的TMS320C25 软件仿真器SIMC25 对源程序进行调试。
(4) 用上述加载软件将目标程序文件加载到C25 程序存储器中,并启动TMS320C25
运行。
在数据采集存储开发过程中,系统工作可靠,达到了预期的要求。