基于DSP数据采集系统的开发
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摘要
针对传统数据采集系统采集与数据处理分离,即硬件电路采集数据而计算机处理数据的模式,本文开发了一个基于DSP与USB技术的数据采集与处理系统,该系统大大减轻了计算机的负担、节省了计算机的资源,更适合于工业应用。
本文深入的研究了基于DSP与USB的数据采集系统,成功开发了整个系统,硬件系统主要包括模数转换部分电路、DSP系统外围电路、USB外围电路、AD及USB数据缓存电路。实现了DSP对AD工作状态的控制及读取AD缓存器数据;实现了DSP通过USB接口与计算机通信;实现了主机对整个系统的控制和数据波形显示。
本课题完成了硬件系统中各部分的程序设计,主要包括DSP采集与传输数据程序设计、DSP接收计算机命令并控制硬件系统程序设计、USB块传输模式下发送数据程序设计、USB中断传输模式下发送数据程序设计、USB同步传输模式下发送数据程序设计。
本课题完成了计算机可视化界面设计,其中包括计算机控制硬件系统程序设计、计算机显示采集波形的程序设计、计算机用于误码检测的产生伪随机序列并发送同步数据的程序设计。
本课题完成了所有软硬件的整合调试,系统运行良好,最后给出了采集波形。在此基础上借助伪随机序列理论设计了误码检测程序,验证了本硬件系统USB接口处于同步传输模式下的传输性能。
Contrapose traditional data acquisition system which has a separate pattern of data acquisition and data processing,namely the mode of data acquisition in hardware and data processing in computer,this paper describes an development of data acquisition and processing system based on DSP and USB,thus reducing burden of computer and more suited to industrial applications.
This paper has a deep research of the data acquisition system based on DSP and USB,successful develops the entire system,mainly includes analog-digital conversion circuits,DSP peripheral circuits,USB circuits,AD and USB data buffer circuits.Realization of the control for system and reading data from AD buffer in DSP;Realization of communication between DSP and computer through USB;Ralization of control for system and data display in computer.
This subject complets all parts of design of software in this hardware system,including data acquisition and transmission procedures in DSP,receiving command and control hardware procedures in DSP,sending and receiving data procedures in bulk transfers mode in USB,sending data procedures in synchronization mode in USB.
This subject complets the design of visual interface in computer,including hardware control procedures,wave display procedures,producing pseudo-random sequence and sending synchronization data procedures.
This subject complets debugging all of the software and the hardware,the system works well after debugging,sample waveform acquired from hardware are presented finally,then this subject designs an error detected procedures using pseudo-random sequence theory,verifies transmission capability of the USB interface in this hardware.
本文深入的研究了基于DSP与USB的数据采集系统,成功开发了整个系统,硬件系统主要包括模数转换部分电路、DSP系统外围电路、USB外围电路、AD及USB数据缓存电路。实现了DSP对AD工作状态的控制及读取AD缓存器数据;实现了DSP通过USB接口与计算机通信;实现了主机对整个系统的控制和数据波形显示。
本课题完成了硬件系统中各部分的程序设计,主要包括DSP采集与传输数据程序设计、DSP接收计算机命令并控制硬件系统程序设计、USB块传输模式下发送数据程序设计、USB中断传输模式下发送数据程序设计、USB同步传输模式下发送数据程序设计。
本课题完成了计算机可视化界面设计,其中包括计算机控制硬件系统程序设计、计算机显示采集波形的程序设计、计算机用于误码检测的产生伪随机序列并发送同步数据的程序设计。
本课题完成了所有软硬件的整合调试,系统运行良好,最后给出了采集波形。在此基础上借助伪随机序列理论设计了误码检测程序,验证了本硬件系统USB接口处于同步传输模式下的传输性能。
Contrapose traditional data acquisition system which has a separate pattern of data acquisition and data processing,namely the mode of data acquisition in hardware and data processing in computer,this paper describes an development of data acquisition and processing system based on DSP and USB,thus reducing burden of computer and more suited to industrial applications.
This paper has a deep research of the data acquisition system based on DSP and USB,successful develops the entire system,mainly includes analog-digital conversion circuits,DSP peripheral circuits,USB circuits,AD and USB data buffer circuits.Realization of the control for system and reading data from AD buffer in DSP;Realization of communication between DSP and computer through USB;Ralization of control for system and data display in computer.
This subject complets all parts of design of software in this hardware system,including data acquisition and transmission procedures in DSP,receiving command and control hardware procedures in DSP,sending and receiving data procedures in bulk transfers mode in USB,sending data procedures in synchronization mode in USB.
This subject complets the design of visual interface in computer,including hardware control procedures,wave display procedures,producing pseudo-random sequence and sending synchronization data procedures.
This subject complets debugging all of the software and the hardware,the system works well after debugging,sample waveform acquired from hardware are presented finally,then this subject designs an error detected procedures using pseudo-random sequence theory,verifies transmission capability of the USB interface in this hardware.
引文
1 门爱东.数字信号处理.北京:人民邮电出版社,2003:2-3
2 程佩青.数字信号处理教程.北京:清华大学出版社,1995:3-4
3 刘爱辉,马英红.数字信号处理器在通信系统中的应用.电力系统通信,2005,(6):42-45
4 张旭东.数字信号处理器在多媒体通信中的应用.世界电子元器件,2005,(5):47-49
5 Henry Luo,Horst Arndt.Digital Signal Processing Technology and Applications in Hear- ing Aids.International Conference on Signal Processing Proceedings,2002,(6):1727- 1730
6 张丹红,游珍珍. DSP的多领域应用研究.计算机技术与发展,2006,(3):206-208
7 Wang Fei, Long Teng, Gao MeiGuo.A digital signal Processor for High Range Resoluti- on Tracking Radar.International Conference on Signal Processing Proceedings,2002, (6):1441-1444
8 姚辉,李志远,黄军山.DSP技术在声强测试系统中的应用.电子工程师,2004,(6):10-13
9 乔建良,李鉴.DSP技术在移动通信中的应用.信息技术,2003,(7):40-41
10 肖中祥.数据采集原理.西安:西北工业大学出版社,2001:1-3
11 方俊利.基于DSP数据采集与处理系统研究.[西北工业大学硕士学位论文].2004:1
12 曹靓姝,李文新,许珩.多通道数据采集系统软件设计及其在测试中的应用.工业控制计算机,2006,(3):29-30
13 Zhang Donglai,Xu Dianguo,Mu Yingfeng,etc.Development of Data Acquisition Syste- m Based on Multi-Communication Media.Proceedings of the Second International Sy- mposium on Instrumentation Science and Technology,2002,(1):162-166
14 Dong Wenjuan,Luo Wusheng,Zhang Zhenghong.Research on General Appraisement of a Practical Data Acquisition System.Proceedings of the Second International Symposi- um on Instrumentation Science and Technology,2002,(3):916-920
15 陆元亮.基于DSP的数据采集与处理系统的设计与实现.[南京航空航天大学硕士学位论文].2004:1
16 Gang Li,Wei Shao.DSP-based Data Acquisition and Processing System for OCT.Optic- s in Health Care and Biomedical Optics,2001,(12):536-542
17 张菊,张淑娥.基于DSP的数据采集与处理系统的设计.电力系统通信,.2006,(159):70 -73
18 段产云.基于DSP的数据采集系统设计.青海大学学报,2005,(5):83-85
19 陈其松.基于DSP和USB的信号处理系统.计算机技术,2005,32(5):37-39
20 曾华荣,吕锋.基于DSP的多通道数据采集系统.计算机与数字工程,2005,33(10):154- 157
21 张鹏程,曹家年,付江志,等.一种基于DSP的高速数据采集处理系统.应用科技,2006, 33(1):16-18
22 汪小澄,宋香丽.一种基于DSP的高速数据采集系统.仪表技术与传感器,2004,(6):37- 38
23 刘江,张宏霄,刘洛琨.基才FPGA的误码率测试仪设计与实现.微计算机信息,2005, 21(4):162-163
24 梅阳,杜振芳,王莹.高速位误码率测试仪的设计与实现.电光与控制,2004,11(2):54- 56
25 刘传润.DSP技术的特点及应用.河北工程技术高等专科学校学报,2005,(2):27-29
26 庞辉.基于DSP和CPLD的智能监测系统设计与开发.[武汉大学硕士学位论文].2004: 8-10
27 王念旭.DSP基础与应用系统设计.北京:航空航天大学出版社,2001:2-5
28 李昌立,董永宏.数字信号处理与数字信号处理器(DSP).物理学与信息科学技术专题,2006,(8):637-644
29 TI.TMS320C30datasheet.Texas Instruments Incorporated,1997:1-5
30 TI.TMS320C31datasheet.Texas Instruments Incorporated,1997:1-3
31 TI.TMS320C32datasheet.Texas Instruments Incorporated,1997:1-5
32 苏涛.DSP实用技术.西安:西安电子科技大学出版社,2002:112-113
33 TI.TMS320C3x General-Purpose Applications User’s Guide.Texas Instruments,2001, (4):1-107
34 TI.How TMS320 Tools Interact With the TMS320C32's Enhanced Memory Interface.Texas Instruments,2001:1-10
35 Integrated Circuit Solution Inc.IC61C1024 document,2001:1-3
36 TI.Booting a TMS320C32 Target System in a C Environment. Texas Instruments,2001: 1-43
37 张雄伟,陈亮,徐光辉.DSP芯片的原理与开发应用(第三版).北京:电子工业出版社, 2004:171-172
38 Analog Device Inc.AD1674 document,2001:7
39 TI.Interfacing TI Clocked FIFOs With TI Floating-Point DSPs.Texas Instruments, 2001:1-19
40 Integrated Device Technology Inc.IDT7202 document,2002:1-14
41 颜荣江.EZ-USB2100系列单片机原理及应用.北京:北京航空航天大学出版社,2002: 1-20
42 易映萍,黄望军.FPGA的特点及应用.电气开关,2001,(2):44-46
43 尹勇.DSP集成开发环境CCS使用指南.北京:北京航空航天大学出版社,2003.1-10
44 TI.TMS320C3x C Source Debugger User's Guide.Texas Instruments,2001:110-200
45 TI.TMS320C3x/C4x Optimizing C Compiler User’s Guide.Texas Instruments,2001:
20-100
46 TI.Addressing Peripherals as Data Structures in C.Texas Instruments,2001:1-8
47 TI.Sharing Header Files in C and Assembly.Texas Instruments,2001:1-8
48 TI.Interrupts in C on the TMS320C3x.Texas Instruments,2001:1-8
49 TI.Setting Up TMS320 DSP Interrupts in 'C'.Texas Instruments,2001:1-45
50 王成儒,李英伟.USB2.0原理与工程开发.北京:国防工业出版社,2004:1-16
51 杨晓鹏,宗明.Visual C++ 7.0 实用编程技术.北京:中国水利水电出版社,2002:281
52 Dean A.Gereaux.USB Device Drivers.Dr. Dobb’s Journal,2004,29(4):60-64
53 黄海波.基于以太网的激光无线通信及其误码测试系统的研究与设计.[武汉大学硕士学位论文].2004:39-41
54 王根英.SDH不中惭业务的误码检测.电力系统通信,2002,(10):43-45
55 唐晓辉,庞前娟,杨双.基于FPGA的E1接口的误码测试仪.桂林航天工业高等专科学校学报,2004,(3):23-25
56 吴中一.伪随机序列技术.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1986:1-10
57 赵淑清,郑薇编著.随机信号分析.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1999:15
58 黄震.塑料光纤应用系统的研究.[燕山大学硕士学位论文].2004:39
2 程佩青.数字信号处理教程.北京:清华大学出版社,1995:3-4
3 刘爱辉,马英红.数字信号处理器在通信系统中的应用.电力系统通信,2005,(6):42-45
4 张旭东.数字信号处理器在多媒体通信中的应用.世界电子元器件,2005,(5):47-49
5 Henry Luo,Horst Arndt.Digital Signal Processing Technology and Applications in Hear- ing Aids.International Conference on Signal Processing Proceedings,2002,(6):1727- 1730
6 张丹红,游珍珍. DSP的多领域应用研究.计算机技术与发展,2006,(3):206-208
7 Wang Fei, Long Teng, Gao MeiGuo.A digital signal Processor for High Range Resoluti- on Tracking Radar.International Conference on Signal Processing Proceedings,2002, (6):1441-1444
8 姚辉,李志远,黄军山.DSP技术在声强测试系统中的应用.电子工程师,2004,(6):10-13
9 乔建良,李鉴.DSP技术在移动通信中的应用.信息技术,2003,(7):40-41
10 肖中祥.数据采集原理.西安:西北工业大学出版社,2001:1-3
11 方俊利.基于DSP数据采集与处理系统研究.[西北工业大学硕士学位论文].2004:1
12 曹靓姝,李文新,许珩.多通道数据采集系统软件设计及其在测试中的应用.工业控制计算机,2006,(3):29-30
13 Zhang Donglai,Xu Dianguo,Mu Yingfeng,etc.Development of Data Acquisition Syste- m Based on Multi-Communication Media.Proceedings of the Second International Sy- mposium on Instrumentation Science and Technology,2002,(1):162-166
14 Dong Wenjuan,Luo Wusheng,Zhang Zhenghong.Research on General Appraisement of a Practical Data Acquisition System.Proceedings of the Second International Symposi- um on Instrumentation Science and Technology,2002,(3):916-920
15 陆元亮.基于DSP的数据采集与处理系统的设计与实现.[南京航空航天大学硕士学位论文].2004:1
16 Gang Li,Wei Shao.DSP-based Data Acquisition and Processing System for OCT.Optic- s in Health Care and Biomedical Optics,2001,(12):536-542
17 张菊,张淑娥.基于DSP的数据采集与处理系统的设计.电力系统通信,.2006,(159):70 -73
18 段产云.基于DSP的数据采集系统设计.青海大学学报,2005,(5):83-85
19 陈其松.基于DSP和USB的信号处理系统.计算机技术,2005,32(5):37-39
20 曾华荣,吕锋.基于DSP的多通道数据采集系统.计算机与数字工程,2005,33(10):154- 157
21 张鹏程,曹家年,付江志,等.一种基于DSP的高速数据采集处理系统.应用科技,2006, 33(1):16-18
22 汪小澄,宋香丽.一种基于DSP的高速数据采集系统.仪表技术与传感器,2004,(6):37- 38
23 刘江,张宏霄,刘洛琨.基才FPGA的误码率测试仪设计与实现.微计算机信息,2005, 21(4):162-163
24 梅阳,杜振芳,王莹.高速位误码率测试仪的设计与实现.电光与控制,2004,11(2):54- 56
25 刘传润.DSP技术的特点及应用.河北工程技术高等专科学校学报,2005,(2):27-29
26 庞辉.基于DSP和CPLD的智能监测系统设计与开发.[武汉大学硕士学位论文].2004: 8-10
27 王念旭.DSP基础与应用系统设计.北京:航空航天大学出版社,2001:2-5
28 李昌立,董永宏.数字信号处理与数字信号处理器(DSP).物理学与信息科学技术专题,2006,(8):637-644
29 TI.TMS320C30datasheet.Texas Instruments Incorporated,1997:1-5
30 TI.TMS320C31datasheet.Texas Instruments Incorporated,1997:1-3
31 TI.TMS320C32datasheet.Texas Instruments Incorporated,1997:1-5
32 苏涛.DSP实用技术.西安:西安电子科技大学出版社,2002:112-113
33 TI.TMS320C3x General-Purpose Applications User’s Guide.Texas Instruments,2001, (4):1-107
34 TI.How TMS320 Tools Interact With the TMS320C32's Enhanced Memory Interface.Texas Instruments,2001:1-10
35 Integrated Circuit Solution Inc.IC61C1024 document,2001:1-3
36 TI.Booting a TMS320C32 Target System in a C Environment. Texas Instruments,2001: 1-43
37 张雄伟,陈亮,徐光辉.DSP芯片的原理与开发应用(第三版).北京:电子工业出版社, 2004:171-172
38 Analog Device Inc.AD1674 document,2001:7
39 TI.Interfacing TI Clocked FIFOs With TI Floating-Point DSPs.Texas Instruments, 2001:1-19
40 Integrated Device Technology Inc.IDT7202 document,2002:1-14
41 颜荣江.EZ-USB2100系列单片机原理及应用.北京:北京航空航天大学出版社,2002: 1-20
42 易映萍,黄望军.FPGA的特点及应用.电气开关,2001,(2):44-46
43 尹勇.DSP集成开发环境CCS使用指南.北京:北京航空航天大学出版社,2003.1-10
44 TI.TMS320C3x C Source Debugger User's Guide.Texas Instruments,2001:110-200
45 TI.TMS320C3x/C4x Optimizing C Compiler User’s Guide.Texas Instruments,2001:
20-100
46 TI.Addressing Peripherals as Data Structures in C.Texas Instruments,2001:1-8
47 TI.Sharing Header Files in C and Assembly.Texas Instruments,2001:1-8
48 TI.Interrupts in C on the TMS320C3x.Texas Instruments,2001:1-8
49 TI.Setting Up TMS320 DSP Interrupts in 'C'.Texas Instruments,2001:1-45
50 王成儒,李英伟.USB2.0原理与工程开发.北京:国防工业出版社,2004:1-16
51 杨晓鹏,宗明.Visual C++ 7.0 实用编程技术.北京:中国水利水电出版社,2002:281
52 Dean A.Gereaux.USB Device Drivers.Dr. Dobb’s Journal,2004,29(4):60-64
53 黄海波.基于以太网的激光无线通信及其误码测试系统的研究与设计.[武汉大学硕士学位论文].2004:39-41
54 王根英.SDH不中惭业务的误码检测.电力系统通信,2002,(10):43-45
55 唐晓辉,庞前娟,杨双.基于FPGA的E1接口的误码测试仪.桂林航天工业高等专科学校学报,2004,(3):23-25
56 吴中一.伪随机序列技术.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1986:1-10
57 赵淑清,郑薇编著.随机信号分析.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1999:15
58 黄震.塑料光纤应用系统的研究.[燕山大学硕士学位论文].2004:39