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基于多处理器技术的涡街流量计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-09-15 10:23:58




2.2 控制及传输电路
    控制及传输电路以超低功耗的MSP430F149单片机为核心,实现参数设置、数据采集、数据传输、显示等功能。MSP430F149内部集成的12位A/D实现了高精度的实时数据采集,丰富的外部接口实现了键盘的操作、HPI模拟时序、LCD显示及对外通信的功能。这种强大的控制功能是DSF呒法替代的。
2.3 数字信号处理电路
    数字信号处理电路以DSP为核心,MSP430为辅助的电路,DSP选用 TMS320C5416(简称5416),它是一个工作灵活、高速、低功耗的16位定点通用DSP芯片,操作速率可达160MIPS,能够完全满足系统大计算量和实时性的要求。DSP的数据来源于单片机的12位A/D采集到的数据,DSP与单片机之间通过主机接口(HPI)进行高速通信,当DSP接收到了涡街信号的数据后,采用基于DFT的频率估计法对信号进行数字信号处理,处理后的结果再传回单片机。DSP与单片机的HPI接口电路的连接示意图如图2所示。

    将HPI接口应用到DSP的Bootloader中,即把DSP的程序存放在单片机的Flash里(DSP中没有程序存储器),在系统启动时,将程序通过 HPI口以Bootloader的方式从单片机写到DSP的RAM中去,启动DSP,使DSP开始正常的信号处理,这样节省了一片用于为DSP存放程序的 FlashROM;DSP通过单片机的12位A/D采集数据,即单片机用自身的12位A/D采集数据,然后通过HPI接口把数据传输到DSP的RAM中, DSP再进行数据处理,处理后的结果再传回到单片机,从而节省了一片A/D,也降低了功耗。
2.4 PROFIBO-DP通信接口电路
    MSP430F149是无外扩总线的微控制器,当它与SPC3接口时,可以以Intel模式分配部分I/O口作为SPC3的地址、数据及控制总线接口,其接口时序通过编程用软件实现。MAP430F149与SPC3之间的连接如图3所示。

    MAP430F149作为处理器单元管理通信事务,SPC3协议芯片则完成数据的转换和收发功能。SPC3在选用Intel芯片模式并工作于同步模式时,内部地址锁存器和解码电路工作,所以CPU的低8位地址线不经过573锁存器直接与SPC3连接(低8位地址线与8位数据线分时共用传输线),P4口作为 A/DBUS复用。CPU的高8位地址线直接与SPC3的AB0~AB7相连,且必须为00000XXX(X表示0、1信号都行)。在此将SPC3的 AB3~AB10接地,AB0~AB2接单片机的P1.6、P1.4、P1.5,作为AB8~AB10地址线。此时片选信号输入引脚XCS不起作用,接高电平;地址锁存信号ALE起作用,接处理器P1.7。CPU与SPC3通过SPC3的双口RAM交换数据,SPC3的双口RAM应在CPU地址空间统一分配地址,CPU把这片RAM当作自己的外部RAM。
    由于MSP430F149采用低电源电压3.3 V供电,而SPC3采用5 V供电,在硬件设计中要考虑3.3 V逻辑系统和5 V逻辑系统共存。为避免元器件的损坏和数据的丢失,此处采用两片专用的SN74LVCC4245A电平转换芯片,它是一个8位宽度的双向I/O电平转换器;中断信号X/INT采用简单电阻分压的方法接P1.0。

    SPC3与收发器连接时用于串行通信的四个引脚分别为XCTS、RTS、TXD和RXD。XCTS是SPC3的清除发送输入信号引脚,表示允许SPC3发送数据,低电平有效,这里始终接低电平。RTS为SPC3请求发送信号接收发器的输出使能端。RXD和TXD分别为串行接收和发送端口。为提高系统的抗干扰性,SPC3内部线路必须与物理接口在电气上隔离,此处采用速率可达25 Mb/s的HCPL7721高速光耦,收发器采用sN75ALS176,足以满足本系统的应用。

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