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1、南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）题目： 基于DSP的PCI采集卡设计 专 业： 自动化（测控技术与仪器） 班 级： 测控031 学 号： 203030610 学生姓名： 指导教师： 起迄日期： 2007.32007.6 设计地点： 实验楼 _Graduation Design (Thesis)The Acquisition System Based On DSP & PCIByDU JijunSupervised byPrelector： LIN JianDepartment of Automation EngineeringNanjing Institute of Technolo
2、gyJune, 2007南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）摘 要根据智能仪表对数据采集装置不同的技术要求，可以提出不同结构的数据采集装置。例如以单片机为核心的数据采集系统以及以数字信号处理器DSP为核心的数据采集系统。本论文即针对以DSP为核心，以PCI总线为通讯方式的中低速数据采集系统的研究。首先根据整个数据采集系统的需求，构架了硬件总体设计方案，并进行了一定的可行性分析，主要突出了DSP的高速度、高精度运算能力，灵活的可编程性、PCI总线通讯方式等技术特点。根据设计方案，构建了模块化、统一化的硬件结构体系，包括逻辑处理单元、电源单元、PCI总线与DSP通讯接口单元以及DSP主单元。
3、在设计硬件系统原理图的基础上，还具体分析了数据采集系统各个硬件部分的调试方法和软件设计应注意的事项。此外，DSP软件设计集成开发环境也进行了简单的讨论。在简单介绍TMS320系列DSP的具有强大集成能力的开发环境CCS（Code Compose Studio）的基础上，阐述了采用DSP汇编语言设计编写系统的主程序流程、AD转换程序流程等。同时基于软硬件设计的基础上对系统进行了调试，论文也一并述及到了调试过程与调试过程中遇到的问题及其解决办法。关键词：DSP；数据采集；PCI总线；双端口SRAM；A/D转换；D/A转换ABSTRACTAccording to the technical requ
4、ire of the data acquisition system in the intelligent device, there are many of data acquisition system that based on different structure, such as the data acquisition system based on micro-computer or based on digital signal processor and so on.The thesis is mainly about the data acquisition system
5、 that based on digital signal processor and PCI Bus. First, according to the requires of the data acquisition system, build up the hardware basis of the system and discuss feasibility of the system that based on DSP and PCI Bus. The thesis gives prominence to the characteristic of DSP, such as high
6、performance, high precision, flexible programmable and the characteristic of PCI Bus such as high speed of data transmission. According to the design project, design the modularization of the hardware system. Include logic cell of control, power supply cell, the communication cell between DSP and PC
7、I Bus and the main cell of DSP. Based on the design of the hardware, there are also some discusses about the debug of the different cell and design of the software of the system.Furthermore, the thesis discussed the integrated software design environments of the software design about DSP. After the
8、presentation of the CCS about the TMS320 DSP, the thesis discussed the main program and the AD performance program that designed in assembles language of DSP. At last, discussed the program debug of the main program and the AD performance program on the tester and CCS. The thesis also discussed the
9、problem during the software debug that we met and how to resolve the problems.Key Word: DSP; Data Acquisition; PCI BUS; Dual-Ports Static RAM; AD; DA目 录 第一章 绪 论11.1 引言11.1.1 数据采集系统简介11.1.2 数据采集系统的基本结构21.1.3 微机数据采集系统的历史及其发展21.2数字信号处理器的基本结构和特点21.2.1 数字信号处理器的基本结构21.2.2 数字信号处理器的特点31.2.3 数字信号处理器系统的构成及特点3
10、1.2.4 DSP系统的设计过程41.3 PCI总线简介及其特点41.3.1 PCI总线简介41.3.2 PCI总线的特点51.3.3 由DSP为核心的PCI数据采集系统的特点51.4 论文的主要研究内容和组织结构61.4.1 论文的主要研究内容61.4.2 论文的主要章节安排6第二章 数据采集系统的基本结构介绍7第三章 数据采集系统硬件设计93.1 电源设计93.1.1 电源电压和电流要求93.1.2 TMS320VC5409电源电压的产生93.2 模数转换模块设计123.3 程序存储器扩展模块设计133.3.1 程序存储器的工作方式133.3.2 扩展程序存储器143.4数模转换模块设计1
11、53.5数据存储器扩展模块设计173.6 PCI接口设计183.6.1 PCI简介183.6.2 PCI接口芯片CH365简介193.6.3 CH365工作模式设定193.6.4 CH365寄存器设置193.6.5 CH365的一般应用203.6.6 CH365扩展ROM203.6.7 CH365扩展数据存储器213.7 JTAG仿真接口设计223.8 其他电路设计23第四章 系统软件设计与流程图254.1 DSP软件设计的内容254.2 模块化设计与程序段的编写254.2.1 DSP芯片初始化与设置254.2.2 主程序设计流程图264.2.3 AD转换程序设计流程274.3 软件集成开发环
12、境CCS简介及设置284.4 DSP初始化程序和AD程序调试294.5 调试过程中遇到的编译错误及其修改方法31第五章 系统硬件调试和软件调试325.1 电源时钟调试325.2 程序存储器Flash调试325.3 AD转换TLV1571调试335.4 DA转换TLC7528调试335.5 数据存储器调试345.6 AD/DA联合调试345.7 PCI接口芯片调试34第六章 总结356.1已完成的工作和取得的成果356.2 进一步研究方向和不足35致 谢36参考文献37附录A：英文资料38附录B：英文资料翻译41附录C：原理图与PCB图44南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）第一章 绪 论
13、1.1 引言在现代测控技术领域，数据采集设计是测控系统中一个很重要的部分，而数据采集系统与主机的通讯基本上是采用总线式通讯。在总线式的通讯中，通常存在ISA,PCI，CPCI,1394等通讯标准。PCI并行总线具有能很好的与主机实现通讯的能力，而且在PC机的主板上也有相应的PCI插槽。因此，基于PCI总线的数据采集卡与采用其他通讯方式的数据采集卡有很好的优势。在数据采集的设计方面，可以采用以单片机为核心和扩展A/D转换器来实现数据采集卡的设计，但是由于单片机的数据处理能力有限，使得由它组成的数据采集卡很难完成现代实时测控系统的设计和应用需要。数字信号处理器，也称DSP芯片，是针对数字信号处理需
14、要而设计的一种具有特殊结构的微处理器，它是现代电子技术，计算机技术和数字信号处理技术相结合的产物。随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术已逐渐发展成为一门主流技术，它在电子信息，通信，无线电，自动控制，仪器仪表，信息家电，航空航天，工业测量，控制，生物医药工程及军事等许许多多需要实时测量与控制的领域。数字信号处理器由于运算速度快，具有可编程性和接口灵活的特点，使得它在许多电子产品的研制，开发与应用中，发挥着越来越重要的作用。采用DSP芯片来实现数字信号处理更是当前的发展趋势。1.1.1 数据采集系统简介数据采集技术已在非电量检测，通讯，雷达，遥测，勘探，智能仪器，工业自动控制等领域有着广
15、泛的应用。例如化工企业中用计算机控制生产过程时，首先由传感器对生产过程中有关参数，如温度，压力，位移等进行检测，然后这些参数经转换电路变换为工业计算机所要求的电流或电压等标准模拟信号。这些模拟信号经采样-保持电路按一定周期，一定次序逐个采样，并经过放大、滤波电路、A/D转换电路转换成相应的数字信号，再将这些数字信号输入计算机。然后计算机运行相应程序对采集的信息进行综合分析，计算，判断，并将其处理结果传送到各种执行机构，伺服机构，就能实现各种复杂过程和系统的自动检测、自动控制和自动调整，这样就可由计算机自动控制整个生产过程。1.1.2数据采集系统的基本结构D/A转换电路计算机处理A/D转换电路数据采集电路信号处理电
