基于DSP+ARM的便携式电能质量分析仪设计
1．2 数据采集和处理模块
电能质量分析仪需要有较高的测量准确度，并且电网电压电流信号除了50 Hz工频分量以外，还包含电压瞬变、短时电压骤升骤降等因素引起的高频分量；按照一般电网测试要求，需要检测8路信号(4路电压和4路电流)；这里需要高速、高分辨率、多通道、低功耗的ADC芯片。 TI公司出品的AD7655是一款低成本、4通道、1 MSPS采样率、16位ADC芯片。该芯片典型功耗为120 mW，采样率为10 KSPS时只有2．6 mW，满足系统低功耗要求；芯片内有两个低噪声、宽频带的采样保持器和相应的模拟开关，允许两个通道同时采样。选用两片AD7655可满足系统设计需要。
数字信号处理器选用ADI公司的ADSP-21161N32位浮点DSP芯片。该芯片采用超级哈佛结构，拥有多条内部总线、高速运算单元、大容量存储器、灵活多样的外部接口。它的内核工作频率可达100 MHz，外部总线工作频率可达50 MHz，运算处理速度可高达600 MIPS，以较低的工作频率实现了较高的处理能力，同时降低了功耗。而ADI公司提供的根据处理器量身制作的IDE环境极大的方便了DSP软件开发，最大程度上发挥了处理器的性能。
两片AD7655与DSP通过“三线”SPI接口连接，DSP对数据进行缓存并进行一系列运算，将计算结果通过LINK PORTS接口发送给FIFO实现数据传输功能。ADC的采样时钟、每个ADC中的通道切换和双ADC调度等控制逻辑由协控制器实现。
1. 3 协控制器
协控制器逻辑电路框图如图2所示。图2中，采样时钟发生器为A／D转换器提供采样时钟；ADC通道轮换控制电路协调8个通道的数据转换次序，协助DSP准确地读取各相电压电流信号；DSP启动模式控制电路协助DSP上电初始化程序从FLASH自启动；FIFO读时钟逻辑电路由ARM嵌入式平台控制，产生读时钟，完成DSP与ARM系统的数据传输；网卡地址控制逻辑为CS8900网卡提供读写逻辑。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/195448.htm
1．4ARM嵌入式平台
ARM嵌入式平台硬件配置如图1所示。选用三星公司S3C2410芯片，外扩64 MB SDRAM和64 MBFLASH。该嵌入式平台有众多外设接口：SPI接口用于和DSP命令传输；LCD接口用于TFT液晶屏的驱动；USB接口适用于多种即插即用设备；SD卡接口可插入大容量SD卡用于数据存储；触摸屏接口可实现触摸屏控制。为了实现仪器的网络化，该系统扩展了网卡芯片CS890OA；为了系统调试的安全性，将RS 232接口进行隔离处理。
ARM与DSP之间通信和数据传输通过SPI接口和FIFO实现。ARM通过SPI接口发送命令，使DSP进行相应的数学运算及传输数据，系统设定ARM为主
设备，DSP为从设备。FIFO用于传输DSP的计算结果和波形数据；FIFO芯片采用低功耗异步芯片SN74ALVC7805，数据传输率可达50 MHz，数据存储深度为256 B。
ARM嵌入式平台移植了WinCE操作系统。WinCE操作系统在实时管理、图形界面、开发环境等方面有着特有的优势，这为便携式电能质量分析仪的人机交互和网络化扩展提供了便利。
评论