基于DSP和光缆通信的远程高速数据采集及处理系统的设计与应用

为ＣＹ７Ｃ１０２１。此芯片是Ｃｙｐｒｅｓｓ公司生产的１６位６４Ｋ字节的静态ＲＡＭ存储器，采用ＣＭＯＳ工艺，具有自动低功耗模式的功能，降低系统功耗，保证低散热量。
　　
　　Ａ／Ｄ转换电路使用ＴＬＣ５５４０模数转换芯片，这是ＴＩ公司的８位Ａ／Ｄ转换器，它的最高转换速率可以达到每秒４０兆字节。ＴＬＣ５５４０采用了一种改进的半闪结构，使用ＣＭＯＳ工艺，因而大大减少了器件中比较器的数量，而且在高速转换的同时，能够保持低功耗，在推荐的工作条件下，其功耗仅为７５ｍＷ。使用ＴＬＣ５５４０进行数据采集的控制信号由ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２产生，采样时钟经过５４０２的ＣＬＫＯＵＴ端口分频得到。当采集卡进行数据采集时，首先ＤＳＰ芯片选通要采集的模拟信号通路，将经过处理的模拟信号送至ＴＬＣ５５４０的模拟输入端口，然后ＤＳＰ芯片通过地址使能转换芯片ＴＬＣ５５４０，控制转换芯片进行模数转换，将模拟信号转换为数据量，送至数据总线。由于ＴＬＣ５５４０是８位模数转换芯片，因此只将８位数字信号送至数据总线的低８位上，由ＤＳＰ芯片进一步处理。
　　
　　远程数据采集，采集端与控制端之间必须要使用高速通信电路，使得两端能够及时通信。在本采集系统中，为解决高速数据传输的问题，选用了光缆进行数据传输。现代光通信技术的发展，已经使光纤通信的速率可以达到每秒钟几Ｇ比特，中继距离也可达几百千米，因此使用光缆进行数据通信，无疑是解决高速率远距离数据传输问题的好方法。由于光缆本身的物理性质，其自身比较脆弱，但是可以在光纤外面使用钢缆或钢丝网进
　　
　　
　　
　　行加固，使得光缆的外部物理特性大大增强，保障数据的可靠传输。
　　
　　电气电路和光缆之间的接口使用光端机，光端机的输入输出接口是串行通信接口，使用非平衡传输方式进行数据输入输出。在ＤＳＰ芯片与光端机通信模块之间，必须将总线上的并行数据串行化，转换为串行数据，以便光端机进行光通信。ＤＳＰ接收信号时必须将光端机输出的串行信号反串行化，转换为并行数据，进行处理。光缆通信的速率比处理器的处理速率要高，因此，在串行器、反串行器和处理器的数据总线之间要加入先进先出存储器，将数据暂时存储，等积累了一定数量的数据之后，由串行化器进行发送或者处理器接收反串行化器送来的光缆上的数据。
　　
　　在数据总线和串行化器／反串行化器之间加入ＦＩＦＯ，对于数据传输效率有很大的提高。ＩＤＴ７２Ｖ０２是ＩＤＴ公司生产的低电压ＣＭＯＳ异步先进先出存储器，有１０２４×９字节的存储空间，可以保存１Ｋ的９位字节数据。在本设计中，数据总线上的数据为八位数据，因此只使用了ＦＩＦＯ中的低八位数据作为有效数据，第九位数据用作校验位。串行化与反串行化芯片选用了ＴＩ公司的ＳＮ６５ＬＶ１０２１／１２１２，这两个芯片是１０：１和１：１０串行化／反串行化芯片，并行数据可以在１０ＭＨｚ～４０ＭＨｚ时钟下传输，相应的串行数据可以在１００ｂｐｓ～４００ｂｐｓ的速率下传输。ＳＮ６５ＬＶ１０２１／１２１２均能够工作在低功耗方式下，不传递数据时，可以降低整个系统的功耗，输出数据总线可以保持高阻抗状态。
　　
　　由于ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的通用Ｉ／Ｏ接口比较少，因此数据采集板上使用了一片ＣＰＬＤ作为通用Ｉ／Ｏ的扩展接口。ＤＳＰ芯片将Ａ／Ｄ转换器、ＦＩＦＯ、串行化／反串行化器等器件都作为统一的外设，对每一外设进行地址编码。通过ＣＰＬＤ将ＤＳＰ的外设操作信号转换为对具体芯片的控制信号。这样在程序的效率以及整体电路工作的协调性

《基于DSP和光缆通信的远程高速数据采集及处理系统的设计与应用(第2页)》