摘要：設計了一種高速數據采集系統(tǒng)，采用TMS320F2812 型號的DSP 和MAX1308 型號的AD 轉換器完成對8 路同步信號的采集，通過USB 接口芯片CH372 將采集到的數據實時傳輸給計算機，計算機對整個數據采集過程進行控制并顯示。該系統(tǒng)對單路的數據采集，可以實現800kSPS 的實時數據傳輸，8 路同步采集可以實現400kSPS 的實時數據傳輸。

引言

近年來，高速數字信號處理器(DSP)已越來越廣泛地用于各個領域，例如：通信、語音處理、圖像處理、模式識別及工業(yè)控制等方面，并且日益顯示出巨大的優(yōu)越性。數字信號處理器是利用專門或通用的數字信號處理芯片、以數字計算的方法對信號進行處理，具有處理速度快、靈活、精確抗干擾能力強、體積小、可靠性高等優(yōu)點，滿足了對信號快速精確實時處理及控制的要求。

通用串行總線USB(Universal Serial Bus)具有連接靈活、可熱插拔、一種接口適合多種設備、速度高、自動配置、無需定位及運行安裝程序、可為外設提供電源、低功耗、低成本、高可靠性等優(yōu)點使數據的高速傳輸變得非常便利。

設計一種通用數據采集與信號處理系統(tǒng)，采用高性能的TMS320F2812 芯片和USB總線傳輸技術，使信號能實時送到上位機進行分析與處理，從而實現高速的數據采集和處理功能。

1、系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)的工作過程主要是將外部的八路同步模擬輸入信號經過A/D 轉換器進行采樣和轉換，并把采集得到的大量數據送入DSP 內部對采樣結果進行軟件濾波以及前端處理。在DSP 完成采集數據的處理工作后，將處理結果經過USB 總線送至主機，進行實時的后端分析處理和顯示。

結構框圖如圖1 所示，MAX1308 為MAXIM 公司生產的模/數轉換器，其采樣最高速率為單通道1075kSPS，8 通道為456kSPS ，精度為12 位，為8 通道同步采樣。采用TI 公司的TMS320F2812 作為處理器，其時鐘頻率最高為150MHz，是目前控制領域性能最高的處理器，具有精度高、速度快、集成度高等特點，為不同控制領域提供了高性能的處理器。USB 接口芯片采用的是CH372 ，具有8 位數據總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出功能，可以方便地掛接到DSP 控制器的系統(tǒng)總線上。利用VC++ 實現了USB 和計算機的高速數據通信，充分利用了計算機的存儲容量大等特點，可將采集到的數據存儲起來供事后分析，也可以實現數據的實時處理。

圖1 系統(tǒng)框圖

2、系統(tǒng)硬件

2.1 TMS320F2812

C281x 系列DSP 是TI 公司最新32 位定點數字信號處理器，是基于TMS320C2000 數字信號處理器平臺開發(fā)的，其代碼與24x/240x 數字信號處理器完全兼容。因此，240x 的用戶能夠輕松的移植到C281x系列DSP 平臺上，C281x 系列DSP 同時具有數字信號處理器和微控制器的特點，尤其是C281x 繼承了數字信號處理器的諸多優(yōu)點，其中包括可調整的哈佛總線結構和循環(huán)尋址方式。微控制器的特點主要包括字節(jié)的組合與拆分、位操作等。哈佛總線結構能夠完成指令的并行處理，在單周期內通過流水線完成指令和數據的同時提取，從而提高了處理器的處理能力。

C281x 處理器采用C/C++ 編寫的軟件，其效率高，因此用戶不僅可以應用高級語言編寫系統(tǒng)程序，也能夠采用C/C++ 高效率的數學算法。C281x 系列數字信號處理器在完成數學算法和系統(tǒng)控制等任務時都具有較高的性能，這樣就避免了用戶在一個系統(tǒng)中需要多個處理器的麻煩。C281x 處理器內核包含了一個32×32 位的乘法累計單元，能夠完成64 位的數據處理能力，從而使該處理器能夠實現更高精度的處理任務。