基于DSP的嵌入式温度记录仪的设计

　　1引言

　　温度采集与控制技术是测量、 控制系统的重要组成部分，传统的模拟传感测量温度系统测量精度低、布线复杂，易受干扰，而新型单片数字式温度传感器测量精度高、抗干扰能力强，应用广泛。 这里提出一种基于 DSP 的嵌入式温度记录仪的设计方案。 该系统设计采用TMS320F2812 型 DSP，DS28EA00 型 1-Wire 数字温度计为控制中心 ，采用带有 USB接口[1]的大容量 U 盘或 SD 卡作为存储介质，实现温度采集与数据存储。

　　2系统设计方案

　　该系统设计主要包含 DS28EA00 测温、USB 接口、SD 卡接口、外扩 RAM、TMS320F2812 数字信号处理等模块。其中，TMS320F2812 控制温度计 DS28EA00 顺序采集各测量点温度， 经处理后暂存至外扩 RAM，当满足特定条件后，通过 USB 接口将数据以文件形式存储到 U 盘或 SD 卡中，系统设计框图如图 1 所示。

　　3系统硬件设计

　　3.1 DS28EA00测温模块

　　DS28EA00[2]是一款具有链路功能的 1-Wire 数字温度传感器，具有 9～12 位的分辨率，且带有用户可编程设置的非易失性温度报警阈值点。 每个 DS28EA00 都具有工厂预先刻录的唯一 64 位序列号， 只需一根数据线和地线就可通过 1-Wire 协议完成串行传输数据 ，支持 15.3 Kb/s (最大值)的标准通信速率和 125 Kb/s (最大值)的高速通信速率。 改进的 1-Wire 接口具有滞回和干扰滤波功能 ，使得 DS28EA00 能够在大型 1-Wire 网络中可靠工作。

　　DS28EA00 内部数据部分包括 64 位序列号 、64 位暂存器以及报警配置寄存器。 1-Wire ROM 功能控制单元处理ROM 功能命令，允许器件工作在一个多点网络中。 器件功能控制单元实现对器件的特定操作和控制，如读/写，温度转换，设置顺序检测的链路状态等。8 bit CRC 生成器在读取温度和寄存器数据时可协助主机检验数据的完整性。 顺序检测链路状态时，DSP 的 PIOB(XD0～XD7)作为输入，而 PIOA(XA0～XA18) 与下一个器件连接 ，DS28EA00 数字温度计的 1-Wire总线接口与 DSP 的 GPIO 接口相连实现通信。 DS28EA00 测温模块电路如图 2 所示。

　　3.2 USB接口模块

　　USB 接口模块采用嵌入式 USB 接口器件 SL811HST[3]，该器件内置 USB 主/从控制器,支持全速和低速数据传输,能自动识别低速或全速设备，SL811HST 提供的接口可与微控制器、DSP 相连。 此外,SL811HST 内部有一个 256 字节的 RAM,用于控制寄存器或数据缓冲器。 该系统中 USB 设备映射TMS320F2812 外扩 1 区域,USB 接口模块电路如图 3 所示。

3.3 SD卡接口模块

　　SD 卡通过 SPI 口或并行 (SD) 接口与主机连接 ， 另外DSP 还提供额外引脚来检测卡的存在和写保护功能 。 SPI 总线模式下,CS 为主控制器向 SD 卡发送的片选信号,SCLK 为主控制器向 SD 卡发送的时钟信号,DI(Data In)为主控制器向 SD 卡发送的单向数据信号,DO(Data Out)为 SD 卡向主控制器发送的单向数据信号。 选择 SD 模式通信实现高速通信，采用 GPIO 接口满足特定的 SD 规范协议。