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一种基于DSP高速高精度信息采集系统设计 　　【摘 要】科学研究和工业生产，对测控系统信息采集的速度和精度提出了越来越高的要求。本文利用TMS320C6713B芯片高速度高效率的信号处理能力，结合高精度A/D转换芯片MAX1403，提出了一种高速高精度的信息采集系统设计方案，并以热电偶温度传感器的应用为例，给出了实用的温度信号采集电路。 【关键词】DSP；信息采集；温度传感器 0 引言 信息采集技术应用极为广泛，在工农业生产、科学研究、国防现代化、消费娱乐等各行各业都有大量应用，是现代信息技术的三大支撑技术之一，在信息系统中是首要的基础的一环[1]。信息采集技术的优劣影响着信息传输和信息处理的质量。随着全社会信息化水平的提高，业界对信息采集技术提出了更高的要求。速度和精度是衡量信息采集技术优劣程度的关键指标，设计高速高精度的信息采集系统具有重要的实用价值。 1 硬件设计 考虑信息采集系统对高速高精度的要求，本文利用TI公司的浮点DSP芯片TMS320C6713B作为处理器。TMS320C6713B是TI公司继C62X系列定点DSP芯片后开发的一种32bit新型浮点DSP芯片，该芯片的内部结构在C62X基础上改进，具有如下特点：（1）处理速度快，工作主频最高可达到300MHz，峰值运算能力为2400MIPS/1 800MFLOPS；（2）硬件支持IEEE格式的32bit单精度与64bit双精度浮点操作；（3）集成了32×32bit的乘法器，其结果可为32bit或64bit；（4）C62X指令无需任何改变即可在C6713B上运行[2]。 要完成高精度的信息采集需要高精度A/D转换芯片，本文中选用MAXIM公司的MAX1403。其主要特点为：（1）精度为18bit（480SPS），16位无漏码，INL：±0.001%；（2）自带恒流源输出，可方便的与传感器相连；（3）供电电压为3.3V，方便应用于DSP系统中；（4）低功耗；（5）3个全差分测量通道，2个额外的全差分校正通道；（6）片内可编程的增益放大器，1～128倍放大；（7）过采用技术和数字滤波器；（8）SPI串口输出。MAX1403的内部原理框图如图1所示[3]。 图1 MAX1403内部原理框图 图1中，左边是模拟电压输入、恒流源输出和参考电压输入。模拟电压输入后，经多通道选择器的开合，切换至一对缓冲器，之后进入可编程放大部分，放大倍数为1～128。右边包含了SPI接口电路控制单元、CLK时钟模块以及数字滤波器等。 C6713B自带2个McBSP接口，该接口能与SPI格式的串口连接。当McBSP用于时钟停止模式时，即为SPI模式。在本文中，采用McBSP的时钟停止模式实现C6713B与MAX1403的无缝连接。C6713B与MAX1403电路连接如图2所示。 图2 C6713B与MAX1403电路连接图 MAX1403的OUT1、OUT2接口提供了2路200μA恒流源，可用于为传感器提供电源，这使其在工业测量应用中能简化电路设计。在工业控制中常需要采集温度信号。热电偶是常用的温度传感器，本文采用热电偶将温度转化为电压，并由MAX1403将获取的电压转化为数字形式。热电偶与MAX1403的电路连接如图3所示。 图3 热电偶与MAX1403的电路连接 热电偶的输出信号较微弱，在将信号输入电路前，应防止电磁、环境温度等的干扰，可采用屏蔽线。在将热电偶转换后的电压输入电路后，还需进行滤波和放大处理。图3中热电偶和MAX1403间的RC滤波电路可滤除热电偶信号中的干扰信号。MAX1403内部的可编程放大器可将信号放大到适当的幅值。 利用MAX1403还可以构成热电阻测量电路和传感器桥式测量电路，综合考虑系统的可扩展性，MAX1403的电路设计如图4所示。 2 软件程序设计 该信息采集系统的软件设计主要包括MAX1403初始化、C6713B的McBSP初始化、C6713B通过McBSP读写数据等模块，各模块的主要程序如下： 2.1 MAX1403初始化 void Init_max1403 （void） { INT MY_GS1，MY_GS2，MY_GS3，MY_TF1，MY_TF2，MY_TF3； MY_GS1 = 0x0A； MY_GS2 = 0x00； MY_GS3 = 0x00； MY_TF1 = 0x00； MY_TF2 = 0x00； MY_TF3 = 0x00； Mcbsp_write （0x10）； Mcbsp_write （MY_GS1）； /*写全局设置寄存器1 */ Mcbsp_write （0x20）； Mcbs