基于 SoPC 的震动信号采集设备设计方法

2009-08-16 19:16:06来源: 91404部队 邹岩 贺英杰 哈尔滨工程大学 陈晶 关键字:SoPC  震动信号采集  设计  AD7329

      在工程结构测试和分析中,震动信号的采集是一项基础性的工作,其采集的速度、精度和稳定度对测试的结果分析有重要的意义。震动数据分析技术的不断提高要求速度更快、精度更高、功能更强、成本更低的数据采集系统AD7329恰好满足这些要求,它集成了可编程输入范围切换矩阵、高精度基准源和高性能A/D转换单元于一体,而Nios Ⅱ嵌入式软核CPU具有数据吞吐率高、配置灵活、可升级性强等特点,是一款性价比很高的微控制器,结合两者并通过高速SPI总线进行通信,构成了高速、高精度震动信号采集设备。

SoPC与Nios Ⅱ嵌入式系统简介

SoPC(System On Programmable Chip,可编程的片上系统)是Altera公司提出来的一种灵活、高效的SoC解决方案。它将处理器存储器、I/O口等系统设计需要的功能模块集成到一个可编程器件上,构成一个可编程的片上系统。SoPC是PLD和ASIC技术融合的结果,可以认为SoPC代表了半导体产业未来的发展方向

      Nios Ⅱ系列32位RISC嵌入式处理器具有超过200DMIP的性能,在低成本FPGA中实现成本只有35美分。由于处理器是软核形式,具有很大的灵活性,可以在多种系统设置组合中进行选择,满足成本和功能要求。采用Nios Ⅱ处理器进行设计,可以帮助用户将产品迅速推向市场,延长产品生命周期,防止出现处理器逐渐过时的情况。

AD7329模/数转换器

      AD7329是ADI公司推出的基于iCMOS(industrial CMOS)工艺的8通道12位精度1MSa/s采样速度的逼近型模/数转换器。iCMOS是一种结合了高电压CMOS和低电压CMOS的特殊工艺,使得高精度模拟器件操作电压的范围达到了33V,远远高于上一代器件所能承受的极限。由于采用了此种新的工艺,AD7329在实现双极性输入的同时提高了精度,并且减小了功耗和体积。

      AD7329可以实现真正的双极性输入,并且具有4种可编程输入范围,即±10V,±5V,±2.5V和0~+10V,每个模拟输入通道可以被独立设置。同时模拟输入通道也可配置成单端输入模式、差分输入模式以及伪差分模式。该器件内置了一个2.5V的基准源,同时也允许外部基准的输入,在外部基准为3V时双极性模拟输入的范围是±12V。该器件采用的是SPI高速串行接口,总线时钟频率可以稳定工作在20MHz,在给ADC提供时钟的同时完成数据的传输。

系统原理与组成

      系统组成框图如图1所示,包括Nios Ⅱ嵌入式处理器、Avalon总线、JTAG控制器和调试接口、SDRAM、DM9000A网络接口以及AD7329采样控制模块

图1 系统结构框图

      在A/D采样控制器的控制下,AD7329采集得到的电压信号通过SPI接口传送到控制器的FIFO中,当数据量达到FIFO的75%时,控制器产生中断,通知CPU读取数据。CPU收到中断后,启动DMA,将A/D采样控制器FIFO中的数据传送到以太网控制器的FIFO中,而后利用NicheStack协议栈采用UDP方式将数据发送到网上。JTAG控制器和调试接口用来软硬件调试和系统软硬件程序的配置。SDRAM用来运行软件程序和提供FIFO的物理空间。

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关键字:SoPC  震动信号采集  设计  AD7329

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2009/0816/article_722.html
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