基于多處理器技術(shù)的渦街流量計
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2．2 控制及傳輸電路
控制及傳輸電路以超低功耗的MSP430F149單片機(jī)為核心，實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、顯示等功能。MSP430F149內(nèi)部集成的12位A／D實現(xiàn)了高精度的實時數(shù)據(jù)采集，豐富的外部接口實現(xiàn)了鍵盤的操作、HPI模擬時序、LCD顯示及對外通信的功能。這種強(qiáng)大的控制功能是DSF嘸法替代的。
2．3 數(shù)字信號處理電路
數(shù)字信號處理電路以DSP為核心，MSP430為輔助的電路，DSP選用 TMS320C5416(簡稱5416)，它是一個工作靈活、高速、低功耗的16位定點通用DSP芯片，操作速率可達(dá)160MIPS，能夠完全滿足系統(tǒng)大計算量和實時性的要求。DSP的數(shù)據(jù)來源于單片機(jī)的12位A／D采集到的數(shù)據(jù)，DSP與單片機(jī)之間通過主機(jī)接口(HPI)進(jìn)行高速通信，當(dāng)DSP接收到了渦街信號的數(shù)據(jù)后，采用基于DFT的頻率估計法對信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，處理后的結(jié)果再傳回單片機(jī)。DSP與單片機(jī)的HPI接口電路的連接示意圖如圖2所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/173609.htm
將HPI接口應(yīng)用到DSP的Bootloader中，即把DSP的程序存放在單片機(jī)的Flash里(DSP中沒有程序存儲器)，在系統(tǒng)啟動時，將程序通過 HPI口以Bootloader的方式從單片機(jī)寫到DSP的RAM中去，啟動DSP，使DSP開始正常的信號處理，這樣節(jié)省了一片用于為DSP存放程序的 FlashROM；DSP通過單片機(jī)的12位A／D采集數(shù)據(jù)，即單片機(jī)用自身的12位A／D采集數(shù)據(jù)，然后通過HPI接口把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻SP的RAM中， DSP再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的結(jié)果再傳回到單片機(jī)，從而節(jié)省了一片A／D，也降低了功耗。
2．4 PROFIBO-DP通信接口電路
MSP430F149是無外擴(kuò)總線的微控制器，當(dāng)它與SPC3接口時，可以以Intel模式分配部分I／O口作為SPC3的地址、數(shù)據(jù)及控制總線接口，其接口時序通過編程用軟件實現(xiàn)。MAP430F149與SPC3之間的連接如圖3所示。
MAP430F149作為處理器單元管理通信事務(wù)，SPC3協(xié)議芯片則完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和收發(fā)功能。SPC3在選用Intel芯片模式并工作于同步模式時，內(nèi)部地址鎖存器和解碼電路工作，所以CPU的低8位地址線不經(jīng)過573鎖存器直接與SPC3連接(低8位地址線與8位數(shù)據(jù)線分時共用傳輸線)，P4口作為 A／DBUS復(fù)用。CPU的高8位地址線直接與SPC3的AB0～AB7相連，且必須為00000XXX(X表示0、1信號都行)。在此將SPC3的 AB3~AB10接地，AB0~AB2接單片機(jī)的P1．6、P1．4、P1．5，作為AB8~AB10地址線。此時片選信號輸入引腳XCS不起作用，接高電平；地址鎖存信號ALE起作用，接處理器P1．7。CPU與SPC3通過SPC3的雙口RAM交換數(shù)據(jù)，SPC3的雙口RAM應(yīng)在CPU地址空間統(tǒng)一分配地址，CPU把這片RAM當(dāng)作自己的外部RAM。
由于MSP430F149采用低電源電壓3．3 V供電，而SPC3采用5 V供電，在硬件設(shè)計中要考慮3．3 V邏輯系統(tǒng)和5 V邏輯系統(tǒng)共存。為避免元器件的損壞和數(shù)據(jù)的丟失，此處采用兩片專用的SN74LVCC4245A電平轉(zhuǎn)換芯片，它是一個8位寬度的雙向I／O電平轉(zhuǎn)換器；中斷信號X／INT采用簡單電阻分壓的方法接P1．0。
SPC3與收發(fā)器連接時用于串行通信的四個引腳分別為XCTS、RTS、TXD和RXD。XCTS是SPC3的清除發(fā)送輸入信號引腳，表示允許SPC3發(fā)送數(shù)據(jù)，低電平有效，這里始終接低電平。RTS為SPC3請求發(fā)送信號接收發(fā)器的輸出使能端。RXD和TXD分別為串行接收和發(fā)送端口。為提高系統(tǒng)的抗干擾性，SPC3內(nèi)部線路必須與物理接口在電氣上隔離，此處采用速率可達(dá)25 Mb／s的HCPL7721高速光耦，收發(fā)器采用sN75ALS176，足以滿足本系統(tǒng)的應(yīng)用。
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