高速數(shù)據(jù)采集概述

高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有極強的通用性，可廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和日常生活中。就像其他計算機技術(shù)一樣，隨著數(shù)字化生活的到來，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用越來越顯著。智能化建筑中各種信息，包括溫度、濕度、聲音、視頻等各種信號都必須通過高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)才能進入系統(tǒng)計算機，供智能建筑其他系統(tǒng)進一步處理。對于每個家庭來說，各種家用電器的智能化數(shù)字化的第一步，也是通過高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將外界的信息數(shù)字化。特別是對于家庭錄像來說，需要同時記錄視頻和音頻，可能還有文字等其他信｀崽，這時需要的采樣速度是非常高的，這對高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能要求極為顯著。高性能的高速數(shù)據(jù)采集卡一般來說相當(dāng)昂貴，這主要是由于高速電子器件成本和制作工藝，以及高密集的技術(shù)含量造成的，不過隨著社會的市場需求和技術(shù)的進步，高速數(shù)據(jù)采集卡的價格不會阻礙其在日常生活中的廣泛應(yīng)用?！　〉湫突赿sp的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括：ad模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、da數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、sdram動態(tài)數(shù)據(jù)存儲元件、flash靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲元件、hpi主機接口、usb接口、pci接口等。典型的數(shù)字信號處理過程如圖所示?！　D 典型的dsp應(yīng)用系統(tǒng)　　圖是一個典型的dsp應(yīng)用系統(tǒng)。輸人信號可以是各種形式，它可以是語音信號、調(diào)制后的電話信號、編碼的數(shù)字信號、壓縮的圖像信號，也可以是各種傳感器輸出的信號。如果輸人信號的幅度較小或者過大，一般都需要經(jīng)過放大器單元將輸入信號幅度放大或者縮小后，送到ad進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；如果輸入信號帶有較大的噪聲，一般需要經(jīng)過一個硬件的模擬濾波單元，將信號濾波整形后，送到ad進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。ad能將模擬信號變換成數(shù)字信號，但必須滿足香農(nóng)采樣定理，也就是為了保證不丟失信息的所有信息，采樣頻率必須高于喻入信號最高頻率的2倍。ad變換后得到的數(shù)字信號輸人到dsp芯片；再由dsp芯片對該數(shù)字信號進行各種數(shù)字信號算法的處理?！　d完成數(shù)據(jù)采集的功能，在dsp系統(tǒng)中處于首要的地位，dsp對ad的控制是大部分dsp系統(tǒng)的重要組成部分?！　∧壳霸谀M信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，模擬信號一般分為射頻、中頻和低頻等3種頻率段的信號。射頻信號l般經(jīng)過模擬下變頻，將信號的中心頻率下移到中頻段或者低頻段，在滿足帶通采樣定理情況下，使用ad進行數(shù)字轉(zhuǎn)換。由于有模擬下變頻技術(shù)，使得數(shù)據(jù)采集僅僅受限于信號的帶寬，而不受限于信號的最高頻率。通常認為如果數(shù)字邏輯電路的頻率超過50mhz，而且工作在這個頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個電子系統(tǒng)一定的份量（比如說1／3），就稱為高速電路。相應(yīng)的，對于并行采樣系統(tǒng)，如果采樣頻率達到50mhz，并行8bit以上；對于串行采樣系統(tǒng)，如果采樣頻率達到200mhz，一般將這種采樣系統(tǒng)稱為高速數(shù)據(jù)采集。目前高速數(shù)據(jù)采集使用較多的采樣頻率一般在50m～100mhz之間?！　i公司的tms320c6000系列dsp由于具有較高的運行速度和總線速度，成為高速數(shù)據(jù)采集中廣泛使用的數(shù)據(jù)處理芯片，ti公司也相應(yīng)的配套一些高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。本章以ti公司的tms320c6203b和高速ad轉(zhuǎn)換器ads5422為例，介紹高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計以及軟硬件調(diào)試方法。　　歡迎轉(zhuǎn)載，信息來源維庫電子市場網(wǎng)（）