基于DSP的智能仪表系统设计

　　目前现场控制级的智能仪表大多基于单片机实现。随着数字信号处理器 DSP 的发展以及在控制中的应用，使控制系统和智能仪表的发展进入了一个全新的阶段。TI 公司的 DSP 芯片不仅具有先进处理器，而且片上集成了许多外设，具有独立的用于访问数据存储器或程序存储器的系统总线，具有快速的机器周期、哈佛结构、流水线操作及专用硬件乘法器等。这些独特的特点使 DSP在各种控制系统研究和算法应用中得到越来越广泛的应用。基于 DSP 的智能仪表具有快速响应和易于实现先进控制算法等特点。与传统的单片机相比，具有功能强、资源丰富、运算速度快及接口种类多等突出的性能[1]。因此研究基于 DSP设计的智能仪表具有更广泛的应用价值。①

　　1 基于 DSP 的智能仪表系统组成

　　DSP 的最小系统包括时钟电路、复位电路及JTAG 仿真接口等。基于 DSP 的智能仪表系统( 图1) 以 TMS320F2812 为核心，在最小系统基础上可在其外围配置存储器、电源、键盘显示电路、数据通信接口及 D/A 输出等。智能仪表系统可以实现数据采集、PID 控制、D/A 输出、键盘管理与显示，以及实现闭环控制。通过串口可以接收上位机发送的命令，完成系统工作参数的设置。将采集到的数据存储在存储器中。键盘管理可以设置给定值和报警上下限值，当测量值超过上限时进行报警。

　　DSP 对采集的数据进行处理并送数码管显示。也可以通过串行通信接口将测量值发送到上位机存入数据库，并在计算机上显示测量值变化曲线，完成对数据的采集、显示、处理和分析。

　　2 DSP 智能仪表基本电路设计

　　2. 1 静态 RAM 电路设计

　　智能仪表系统外扩静态 RAM 电路。芯片选用 Cypress 公司生产的 16 位 64K 字节的静态RAM 存储器芯片 CY7C1021，采用 CMOS 工艺，最大读写时间为 12ns，具有自动低功耗模式的功能，保证低散热量。TMS320F2812 的外部接口XINTF 是一种非多路选通的异步总线，通过XINTF 外扩存储器 RAM 以后，仿真调试时程序就可以导入外扩的 RAM 中进 行。DSP 内 部 有Flash，在调试完成后可通过修改. cmd 文件将程序烧入 Flash 中运行[2]。

　　2. 2 时钟电路设计

　　基于 TMS320F2812 DSP 设计的时钟电路可采用无源晶振或有源晶振。采用无源晶振时，DSP 内部振荡器被激活; 采用有源晶振时，将接收外部时钟。TMS320F2812 提供了两个时钟引脚1 / XCLKIN 和 X2，其中 X1 是输入引脚，而 X2 是输出引脚。有两种方案可以选用: 使用 4 只脚的卧式晶振，将 X2 脚悬空，晶振输出送入 X1 脚; 采用两只脚的立式晶振，送入一个频率与立式晶振标称值相同的时钟信号。该系统中采用了第二种接法，使 用 标 称 值 为 30MHz 的 立 式 晶 振。TMS320F2812 的 最 大 主 频 为 150MHz，选 用0MHz 的晶振经过内部锁相环倍频后可得到多个可变工作频率，供不同要求的系统选用。