1、导言
选用dsp(数字信号处理器)作为操控器，而选用USB(通用串行总线)和上位机相衔接将是数据收集处理体系的一种或许的发展趋势。
1.1 数字信号处理器dsp
dsp芯片，又称为数字信号处理器，是一种特别适用于进行实时数字信号处理的微处理器，选用它能满意体系核算量大的要求。它的首要特色是:(1)它内部选用的是程序空间和数据空间分隔的哈佛结构，答应一起取指令和取操作数;(2)芯片内多选用别离的总线结构，这样可确保一个极端周期内能够屡次拜访程序空间和数据空间;(3)选用流水线结构，在程序运转中取指、译码、取操作数和履行阶段是堆叠的;(4)芯片内部一般都包含多个处理单元，它们能够在一个指令周期内一起进行运算;(5)dsp数字体系中设置了一些特别的dsp指令，能更好地满意数字信号处理运用的需求;(6)指令周期短，如TMS320F240的指令周期可达50ns;(7)硬件装备强，接口功用强，片内具有串行口、主机接口、DMA操控器、锁相环时钟产生器和在片仿真测验拜访口等。dsp芯片的这些特色，使其在各个领域得到越来越广泛的运用。
1.2 通用串行总线USB
USB(通用串行总线)协议是一些PC大厂商为了处理日益添加的PC外设与有限的主板插槽之间的对立而拟定的一种串行通讯规范。USB接口是一个快速的、双向的、同步的、低成本的、动态的串行衔接接口，支撑主机和并发存取外设之间的数据交换。所连的外设经过主机调度和依据令牌的协议同享USB带宽。USB的首要长处有:(1)速度快;(2)设备装备和装置简略。一切的USB设备支撑热拔插，体系对其进行主动装备;(3)能够选用总线供电;(4)易于扩展;(5)运用灵敏，USB共有4种传输形式:操控传输、同步传输、中止传输、块传输，以适用不同的设备的需求;(5)容错性强，USB协议规则了对各种或许遇到的过错的处理和康复机制，确保了数据传输的正确性，一起，对设备的热拔插处理敏捷且不影响体系的正常作业;(6)完结成本低，USB对体系与PC的集成进行了优化，适合于开发低成本的外设。因为这些长处，USB的运用规模很广。
下面本文将介绍一个详细的依据dsp和USB技能的数字收集与处理体系给水泵运转状况监测体系。本体系需求对给水泵运转进程中的进程量和机械量进行收集，需求对振荡信号进行处理，下面别离介绍体系的作业原理、总体规划、硬件规划和软件规划。
2、体系作业原理和总体规划
给水泵运转状况监测体系首要完结各路机械量和进程量的收集，并对各振荡信号进行阶比谱剖析，核算振荡起伏的平均值，并将收集数据和剖析成果上传PC机，为在线检修体系的专家体系供应给水泵的运转状况信息;一起就地简略显现给水泵的状况信息，并供应给水泵振荡幅值越限和轴向位移越限报警。
体系的特色是核算量大，通讯数据量大，并且给水泵运转状况监测仪有必要供应实时的状况数据，这就对实时性提出了较高的要求。依据体系的这些特色咱们选用dsp(数字信号处理器)+USB(通用串行接口)的计划来满意体系的需求。
给水泵状况监测体系由信号调度电路、A/D转化器、dsp处理器、SRAM、LCD、键盘以及依据PLD的接口和逻辑操控电路组成。体系的总体规划框图如图1所示。
3、体系硬件规划
体系硬件部分的首要内容包含dsp最小体系的规划、通讯模块的规划、人机接口模块的规划、调度电路的规划和电源模块的规划。
dsp小体系包含复位电路、时钟电路、SRAM接口、Flashmemory接口和逻辑操控电路等。这儿的dsp操控器选用的是TMS320F240，它具有强壮的外设功用，能为依据操控的运用规划供应高性价比的处理计划。
本体系选用了两种通讯接口，别离为USB和RS232接口。USB接口用于外表向PC机上传数据。RS232接口首要用于调试和用于与慢速外设接口，当体系上传的数据不多时也可用于外表向PC机传输数据，这样能够简化PC机软件的规划。下面别离对这两个接口进行介绍。
3.1 RS232接口
dsp操控器TMS320F240内含有一个全双工的串行接口，经过编程能够很便利的完结RS232串行通讯。通讯规范选用RS-232C。这儿选用MAX232芯片完结电平转化作业。MAX232芯片是MAXIM公司出产的低功耗、单5V电源供电，双RS232发送/接收器，它具有驱动才能，不需求外加任何驱动电路。选用MAX232的串行通讯接口电路如图2所示。
3.2 USB接口
USB具有彻底的即插即用特性，不占用中止等体系资源，供应多种数据传输方法以及能到达较高的数据传输速率等特色。运用USB接口能够削减体系的体积，下降体系的功耗，使外表与体系的接口愈加便利。
从技能上说，USB是一个电缆总线协议，用于主机与可拜访辅佐设备的数据交换。经过一个由主机分配的令牌协议，辅佐设备同享USB的带宽。一个完好的USB体系是由USB主机、集线器、衔接电缆和USB外设组成。本文研讨的给水泵运转状况监测仪归于USB外设。
本文选用的USB通讯芯片是PDIUSBD12。它是一款性价比很高的器材，一般用在依据MCU的体系中，能够经过高速通用并行接口与微操控器通讯，一起也支撑本地的DMA传输。PDIUSBD12与TMS320F240的接口电路如图3所示。
PDIUSBD12和其他常见的接口芯片相同，也是经过向芯片写入操控字来操作的。首先向芯片写入一个字节的指令字，告诉芯片按必定的方法处理下面的数据，然后对芯片读写一个或多个字节的数据，这些数据包含的内容或许是地址、数据以及一些设置位。
4、体系软件规划
本体系选用C和汇编混合编程，主程序结构选用C言语编制，要害算法(如FIR、FFT等)用汇编言语完结。
给水泵运转状况监测仪的首要使命是:完结进程量与机械量的收集，滤波，对机械量进行谱剖析，将所收集的数据和剖析成果上传给PC机，一起，就地简略显现给水泵的运转状况信息等。
咱们把体系规划成前后台体系，也可称作为超循环体系。运用程序是一个无限的循环，循环中调用相应的函数来完结相应的操作，这部分能够当作后台行为。中止服务程序处理异步事情，这部分能够当作前台行为。后台也能够叫做使命级，前台也叫中止级。时刻相关性很强的要害操作必定是靠中止程序确保的。
后台程序完结的功用包含:进程量的收集和滤波，轴振采样周期的确认，并依据采样周期初始化守时器0，FFT改换，将收集的数据和剖析后的数据放在发送缓冲区，将待显现的信息写入显现缓冲区，对PC机传下来的指令和数据信息做相应处理。后台程序的流程图如图4所示。
前台程序首要包含3个守时中止和键盘中止服务子程序。守时器0中止，首要用于机械量数据收集和抗混叠滤波;守时器1中止，为RS232串行通讯供应发送节拍;守时器2中止，为显现器的改写供应时钟节拍;键盘中止，完结键盘的扫描和获取键值。以守时器0中止子程序的程序流程图如图5所示。
5、结束语
本文虽以给水泵为例，但并不局限于给水泵，替换信号调度板，关于其他转子机械的运转状况监测相同适用。本体系也能够作为数据收集与处理的一个通用渠道，具有宽广的运用远景。
