如何使用DSP和USB通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　如今，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)很多，有基于數(shù)字信號(hào)處理器 DSP 設(shè)計(jì)的，也有基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 FPGA 設(shè)計(jì)的，這些采集系統(tǒng)盡管采集處理數(shù)據(jù)能力不差，但大多都采用傳統(tǒng)授時(shí)模式。而異地同步測(cè)量是工程中經(jīng)常用到的方法，如果用傳統(tǒng)的授時(shí)模式，其時(shí)鐘頻率的產(chǎn)生是用晶體，而晶體會(huì)老化，易受外界環(huán)境變化及長(zhǎng)期的精度漂移影響，造成授時(shí)精度下降，這樣異地同步測(cè)量的數(shù)據(jù)其實(shí)在理論上已經(jīng)不再同步、同時(shí)了。本系統(tǒng)采用 GPS 新型授時(shí)方法，結(jié)合 DSP 技術(shù)和 USB 通信技術(shù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能較好地解決這個(gè)問題。

　　1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體硬件構(gòu)成與工作原理

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模擬量輸人、同步采樣控制、A／D 轉(zhuǎn)換以及微處理器和接口組成，如圖 1 所示。

　　模擬量輸入部分設(shè)有多個(gè)通道（如 16 路），可用來(lái)對(duì)若干路電壓和若干路電流同時(shí)測(cè)量。來(lái)自 PT 或 CT 副邊的電壓或電流，經(jīng)隔離變換、模擬低通濾波后，被建立在 GPS 時(shí)間基準(zhǔn)上的同步采樣系統(tǒng)所采樣，經(jīng)依次 A／D 轉(zhuǎn)換后按順序放入固定 RAM 區(qū)。DSP 根據(jù)遞歸 DFT 算法，每來(lái)一個(gè)新的采樣點(diǎn)計(jì)算一次所有被測(cè)量的各相基波分量，然后利用 GPS 接收器串口提供的時(shí)間信息和數(shù)據(jù)窗第一個(gè)采樣點(diǎn)的順序編號(hào)，給計(jì)算結(jié)果置以便于識(shí)別的“時(shí)間標(biāo)簽”。計(jì)算得出的各相量連同其時(shí)間標(biāo)簽按照一定的數(shù)據(jù)格式，經(jīng)過(guò) DSP 總線和 USB2.0 數(shù)據(jù)線送往 PC 上位機(jī)進(jìn)行處理和分析。