DS80C400在振动信号记录仪中的应用

　　0　引言

　　目前有许多移动设备,如电子机柜、车载系统和各类民用电子产品等在研制和应用过程中需要做抗振动能力测试,为了满足其在线记录,远程分析处理的需要,可以使用内部固化了TCP/IP协议的单片机组成数据采集系统直接与以太网连接,实现远程数据采集,进行实时处理。文中提出的51内核的网络单片机DS80C400在振动采集仪远程数据传输中,主要应用于将传感器采集的振动信号经ADC之后实现本地设备和PC的以太网互联。

　　1　系统基本组成

　　基于DS80C400的在线振动采集仪的远程数据采集系统基本上由数据采集和调理模块,串口收发模块,以太网控制及接口,主控制器和外部存储器组成,其基本框图如图1所示。

　　1.1　数据采集和调理

　　振动加速度传感器TS1100采集到的电荷信号放大后,经调理送入AD7874进行模数转换,按设定的格式打包通过串口发送到以太网控制器的数据缓冲区,以待网络互连。信号采集和调理电路如图2所示。

　　第一级的电荷放大器将采集的电荷量转换为电压量V01,而第二级的适级放大器将电压V02调整到AD7874的转换量程之内。

　　1.2　主控制器

　　DS80C400是美信公司生产的嵌入式网络单片机,支持24位寻址模式,最大系统时钟75MHz,指令执行速度是普通单片机的4倍,其外围设备有10/100M以太网接口, 3个串口, 1个CAN2. 0B控制器,一个1-W ire控制器和64个GPIO。

　　1.3　以太网控制模块

　　利用内部集成的MAC,通过物理层连接器件LXT972和以太网相连,MAC具有标准的媒体无关接口MII,提供了接收、发送和流控制机制,包含了一个串行管理总线以管理外部物理设备。TX /RX缓冲区: CPU可以使用MOVX指令对内部SRAM的8KB缓冲区进行读写,当BCU需要存储或找回以太网包信息的时候,也可以访问该缓冲区。其地址(表1)可以由SFR /MCON的IDM1: 0位来确定。

　　缓冲区控制单元(BCU):通过一系列的SFR调节CPU,对以太网模块进行读写。负责报告和调整数据包在以太网和8KB缓冲区之间的传送状态。命令/状态寄存器(CSR):本质上是定义以太网控制器的操作特性。电源管理模块:设置BCUC可以使能和关闭CPU的休眠状态,有效地节省能源。地址检测模块:监控所有到来包的目的地址,而后决定是否能通过由CPU设置的过滤标准,决定每一帧是组播还是广播,地址过滤的结果和位由BCU通过包的接收状态报告给CPU。

　　MII管理模块:该模块允许主机从32个寄存器中任意一个读取状态信息,MII管理模块由2-W ire(MDC串行时钟输出引脚、作为数据和地址发送的I/O输出线MDIO)串行接口和外部物理设备进行通信。