數字化、智能化是儀(yi) 器儀(yi) 表的發展方向之一，同時儀(yi) 器儀(yi) 表的數據采集速度越來越快，數據量越來越大，對數據處理時間的要求也越來越短，這就對儀(yi) 器儀(yi) 表的硬件平台提出了新的要求。目前很多簡單智能儀(yi) 表仍使用單片機來實現，單片機應用廣泛，價(jia) 格也很便宜，接口性能良好，容易實現人機接口，但單片機係統複雜，尤其是乘法運算速度慢，在運算量大的實時控製係統中很難有所作為(wei) 。高端儀(yi) 表的硬件平台通常使用嵌入式微機係統，但其成本比較高，也不宜產(chan) 品的小型化。

       總體(ti) 方案

       本文所要設計的是一種脫機型儀(yi) 表硬件平台。平台應可以滿足一般的數據采集的實時性要求，可以靈活的適用於(yu) 多種不同的應用場合，可實現多種類型信號的采集和處理，結構小巧緊湊，便於(yu) 現場處理，還能與(yu) PC機或其他設備進行通信和交換數據。對此，我們(men) 構建了基於(yu) DSP和CPLD技術的硬件平台。整個(ge) 平台由三部分組成（圖1）。

                                                        圖1 總體(ti) 框圖

       信號采集單元負責獲取外部信息並將其轉換為(wei) 數字信號輸出。在輸入端，由於(yu) 采用了靈活性很強的CPLD作為(wei) A/D與(yu) DSP之間的接口，使這個(ge) 硬件平台可方便的適用於(yu) 不同的應用場合。針對不同的傳(chuan) 感器和應用需求，選擇合適的A/D芯片。實驗中，係統使用的是CMOS圖像傳(chuan) 感器OV7120，把圖像轉換為(wei) 8位分辨率的數字圖像。A/D輸出的數據先經過CPLD預處理，DSP把CPLD作為(wei) 一個(ge) 端口讀入數據，放到外擴的SRAM中。

       信號處理單元是整個(ge) 係統的核心，由TMS320C6712及其外圍輔助電路構成，負責對采入的信號進行實時處理。DSP讀入SRAM中的數據並進行相應的算法處理。係統中各模塊間的通訊與(yu) 邏輯控製由CPLD負責。

       信號傳(chuan) 輸單元是DSP與(yu) PC機或其它係統實時通訊的中介。本係統中，DSP處理後的結果通過RS485總線遠距離傳(chuan) 輸，最後通過RS485/RS232轉換器送給PC機。工作流程框圖如圖2所示。

                                               圖2   程序流程圖

        硬件電路設計

       圖像采集是OV7120和CPLD協同工作來實現的，CPLD為(wei) OV7120提供I2C接口來配置寄存器，同時提供CCLK時鍾信號，並對圖像數據鎖存後傳(chuan) 給DSP，圖3是接口設計原理圖。其中SCL、SDA為(wei) I2C控製線；CCLK為(wei) OV7120的輸入時鍾；PCLK、HSYNC、VSYNC分別為(wei) 點頻和行、場同步輸出信號；D[70]為(wei) 8位圖像數據輸出信號線；HREF是水平參考信號；INT4為(wei) DSP的中斷。
 

                                                             & nbsp;     圖3 接口設計原理圖
 
       實  驗

       信號處理算法由DSP芯片實現，在實驗中我們(men) 編寫(xie) 了二維FFT算法來驗證平台的性能。二維FFT的實現流程如圖4所示，算法由C語言編寫(xie) 。圖5是實際采到的一幅圖像，圖6是提取256×256的圖像並進行二維FFT運算後的結果。

                                                          圖4 二維FFT流程圖

                                                             圖5 實際采得的一幅圖像

                                                                圖6二維FFT運算結果

       實驗表明該平台實現了圖像采集和處理功能，圖像采集速度約1幀/s，256×256的二維FFT算法的運行時間為(wei) 960ms。但對於(yu) 不像圖像這麽(me) 大的數據采集量，可以先將數據存放到內(nei) 部RAM中的，係統的數據采集速度為(wei) 12Mbyte/S,對於(yu) 可以直接在內(nei) 部運行的32×32的二維FFT算法的運行時間為(wei) 5ms。

       結  語

       測試結果和實際應用說明，此平台具有較快的數據采集速度和較高的運算能力，能夠完成實時數據的采集和處理，是一種體(ti) 積小、重量輕、微功耗、低成本、處理速度快、可靠性高、便於(yu) 升級的測試測量儀(yi) 器平台，在儀(yi) 器儀(yi) 表領域具有著廣闊的應用前景。平台所用DSP芯片為(wei) TMS320C6712,其主頻目前隻使用80MHz，運算速度不是很高，數據存儲(chu) 器為(wei) SRAM，讀取速度也不是很快，如果將DSP升級為(wei) TMS320C6711（最高150MHz）;並把數據存儲(chu) 器換為(wei) SDRAM，可以大大提高平台的運算速度。

參考文獻：
1.  Texas Instruments. TMS320C6712 FLOATING-POINT DIGITAL SIGNAL PROCESSOR (SPRS148). 2000-8