基于DMA方式的实时数据采集处理系统设计

　　1 引言

　　当前，越来越多的设计应用领域要求具有高精度的A/D转换和实时处理功能。在实时数据采集处理系统设计中，一般需要考虑数据采集以及对采集数据的处理。而对于大数据量的实时数据采集处理系统来说，保持数据高速传输也是该系统性能的关键因素。

　　采用TMS320VC5402和转换器ADUC841构成双CPU处理器平台，充分利用TMS320VC5402的对大容量数据和复杂算法的处理能力，ADUC841接口的控制能力以及各自拥有的DMA控制器构建实时数据采集处理系统。双CPU通过DMA方式实现数据交换，将数据传输和系统控制分开，提高了数据传输速度，降低了处理器负担，提高系统运行效率。采用此解决方案。大大提高了系统的信号采集和处理能力。

　　2系统硬件设计

　　2.1 ADUC841简介

　　ADUC841是ADI公司ADuC84X系列中性能最完善的一款微转换器，它具有单周期指令，20 MI/s的8052内核;内置一个8通道、高速420 Ks/s、高精度自校正、12位逐次逼近的ADC，具有DMA控制：2通道12位DAC;2通道PWM方式∑-△型DAC;片上15 ppm/℃高稳定电压基准;片上温度传感器;62 KB片内FLASH/EE程序存储器;4 KB的片内FLASH/EE数据存储器。还包括看门狗定时器和电源.、ADC与数据存储器之间的DMA方式、存储保护功能、通用异步串行收发器(UART)、SPI和I2C总线接口等功能模块。

　　ADUC841片内的ADC的转换速率为2.38μs/次(420 kHz的采样率)。当A/D转换时，ADUC841必须在2μs内读取A/D转换结果并将其传输且存储到外部存储器中以便后续处理，否则将导致下一个转换结果出现后丢失前一个转换结果。由于中断服务子程序中存储转换结果和微转换器跳转到ADC的中断服务子程序都需要时间，因此很多应用无法响应高的中断速率。采用ADC的DMA方式传输数据能够解决上述问题，通过设置特殊功能寄存器ADCCON2中的中断响应位即可使能ADC的DMA方式。这种方式下，无需CPU的软件中断响应干预，可通过硬件直接检测相应控制位就能将ADC的转换结果直接输出并存储到片外的静态RAM中，并提供了一个高速数据传输通道，从而保证了ADC能以最高速率(420 kHz)完成数据采样和转换，并进行高速信号传输。

　　2.2数字信号处理器TMS320VC5402简介

　　TMS320VC5402 是 TI 公 司 的TMS320C5000系列之一，它采用改进的哈佛结构，具有分离的程序总线和数据总线，采用4级流水线作业，其运行速度可达100 MI/S，具有高速运行的特点。同时提供丰富的指令集，增强的模块化结构设计，具有通用性，拓展了应用领域。TMS320VC5402可寻址3个独立的存储空间，包括1 MB×16的程序空间，64 KB×16的数据空间以及64 KB×16位的I/O端口空间。片内提供16 KB×16的双存取RAM和4 KB×16的ROM，并具有直接存储器访问(DMA)功能，通过HOLD允许对外部程序、数据以及I/O空间进行直接存储器访问。TMS320VC5402存储器直接存储控制DMA可在不占用CPU资源的情况下，实现DSP存储器间数据的自由传输。TMS320VC5402有6个可独立编程的DMA通道，每个DMA通道由各自的寄存器控制。