3 系统硬件设计
3.1 数字信号处理器简介
CPU采用TI公司的面向控制领域的高性能定点TMS320F2812型DSP。该器件采用改进的哈佛总线结构,片内共6条总线(3条地址总线,3条数据总线),指令执行采用8级流水线结构,带有片上MAC单元,最高工作频率150 MHz。其内部集成2个事件管理单元、1个12位的A/D转换器、2个SCI口,1个CAN控制器等片内外设.同时具有128 KB的Flash程序存储器,18 KB的RAM数据操作空间。由此可见,该器件是一款功能强大的DSP,是系统设计的核心。
3.2 CAN通信接口电路
传统的数据通信接口通常采用EPP并口方式实现,这样虽能提高数据的处理速度。但易于引入外界干扰.同时不利缩小PCB制板面积且布线复杂。基于以上考虑,本系统设计采用CAN2.OB协议完成整个系统内部总线设计,其硬件电路由TMS320F2812、CAN总线收发器SN75LBC031构成,如图3所示。其中引脚CANRX和引脚CANTX是DSP的内部CAN控制模块的接收、发送端,其内部CAN控制器完全符合CAN2.OB规范、ISOll898—1标准。总线数据传输速率可以达到1 Mb/s,保证系统内部总线可靠、高速地进行数据通信。
3.3 USB通信接口电路
USB通信接口电路主要由TMS320F2812和CH375构成,如图4所示。引脚RXD和TXD是DSP内部的SCI模块的接收、发送引脚:引脚CS和INT连接到DSP的GPIO接口,用作该器件的控制线;XPl是USB端口,它包括一对5 V的电源线和一对数据信号线,该总线可提供500 mA的电流驱动能力。系统设计中,使CH375工作于串口方式,从而减少器件外围的PCB布线,提高系统的抗干扰能力。
3.4 模拟信号调理电路
测井仪上传的接箍信号、磁定位信号等都是模拟信号,其幅度变化范围为一lO~+10V。为了尽量恢复原始的模拟信号,满足不同的测量要求,需对模拟信号进行相应调理,使送入ADS8507的输入信号既不超过其输入阈值,又保证一定的幅度,提高A/D转换精度。该系统利用TL084完成模拟信号的放大、滤波,如图5所示,其中Uin为井下仪器上传的模拟信号,Uout为通过模拟信号调理电路后的输出信号。该输出信号通过可编程的放大器PGA204处理后,送给ADS8507完成A/D转换操作。