信号抑制消除系统(三核控制)

 

一、方案简介:

        南京研旭设计的DSP+ARM+FPGA架构的三核数据采集处理解决方案,适用于电力、通信、工控、医疗和音视频等数据采集处理领域。

       目前嵌入式处理器演化分类越来越多,从应用范围来看,目前应用最多的主要有FPGA、ARM和DSP三类。它们各自有不同的优势,FPGA可扩展行高,并行处理能力突出,适宜作为多通道信号的处理;ARM具备高主频和丰富的外设,较好的支持各类操作系统,图形化功能使人机界面更为友善,数据通信与储存更加方便;DSP具备强大的运算能力,内部的流水线结构、MAC单元、桶形移位器,使得各类复杂算法可以被高效执行。此系统采用三者结合,从而实现了需求独特、控制灵活、功能强大的处理系统。

二、系统框图:

三、框架解析:

        1. 数据采集前端和信号输出后端由运算放大电路和二阶抗混叠滤波电路组成,其放大倍数以及截止频率可任意选配;

        2、模数转换器由ADI公司的高性能、低功耗的AD7656搭建,可将模拟信号转换为数字值;

        3、数模转换器由ADI公司的高性能、低功耗的AD5668搭建,可将数字值转换为模拟信号输出;

        4、FPGA选择ALTERA飓风3系—EP3C25Q,通过编程可以灵活的实现组合电路以及时序电路等功能,通过串行通信可以读取AD7656的数字转换值,也可以将数字值送给AD5668转换成模拟信号输出,通过总线通信可以构建双口RAM,与ARM、DSP通信。还可以调用IP核实现各类数字滤波器等;

        5. DSP选择TI公司的C6000系列TMS320C6747,可以对ADC转换的值进行复杂、高速、高精度的运算(如 FFT 、FIR 、IIR等);

        6. ARM选择三星的S2440,可以高效率执行各类操作系统(LINUX、WINCE),用户可以通过7寸触摸屏设置各类工作参数与查看各类数据信息、通过串口或者LAN口与其他设备进行高速率的数据交互、通过SD卡、U盘等对数据进行海量存储以便历史数据分析等。

四、硬件选型:

 

FPGA——EP3C25Q

        EP3C25Q具有24624个逻辑单元,594K内存,66个18bit的硬件乘法器,多大4路的PLL电路,以及最多可以支持20个时钟网络。是一款性价比极高的FPGA器件。具体性能如下表所示:

AD——AD7656

        AD7656是高集成度、6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC,它具有最大4 LSBS INL和每通道达250kSPS的采样率,并且在片内包含一个2.5V内部基准电压源和基准缓冲器。该器件仅有典型值160mW的功耗,比最接近的同类双极性输入ADC的功耗降低了60%。

        AD7656包含一个低噪声、宽带采样保持放大器(T/H),以便处理输入频率高达8MHz的信号。该AD7656还具有高速并行和串行接口,可以与微处理器(mcu)或数字信号处理器(DSP)连接。AD7656在串行接口方式下,能提供一个菊花链连接方式,以便把多个ADC连接到一个串行接口上。

 

DA-AD5668

        AD5668 是一种低功耗、8通道、16位缓冲电压输出DAC。该器件采用2.7 V至5.5 V单电源供电,通过设计保证单调性,其信号建立时间最快可以达到8us。

        AD5668 内置一个片内基准电压源,内部增益为2。AD5668-1内置一个1.25 V、 5 ppm/°C基准电压源,满量程输出范围可达到2.5 V;AD5668-2、-3内置一个2.5 V 、5 ppm/°C基准电压源,满量程输出范围可达到5 V。上电时,片内基准电压源关闭,因而可以用外部基准电压。内部基准电压源则通过软件写入启用。

 

DSP——TMS320C6747

       DSP选用TI公司的C6000系列低功耗、浮点型TMS320C6747,此款DSP为双精度型,最高主频可以设置为465MHZ,是一款高性能运算CPU。尤其对高精度复杂算法具有非常高效的执行效率。

Ø 最高主频456MHz,每秒可执行2400百万条定点指令,每秒可执行1800百万条浮点指令;

Ø 低功耗DSP,1.2V的核电压、3.3V的IO电压,适用于工业控制;

Ø 采用两级缓冲存储器结构64KB的L1和256的L2;

Ø 支持8/16/32/64位数据格式;

Ø 片内SHARERAM 128K;

Ø USB1.1和USB2.0接口;

Ø 3路增强型PWM、3路增强型CAP、2路增强型QEP;

Ø 3个多通道音频串行端口;

Ø 10M/100M的以太网口。

 

ARM——S3C2440

       ARM9选用三星公司的S2440,主频可以达到400MHZ,低功耗,可以高效的运行LINUX或者WINCE等操作系统。对于人机交互和通信管理具有十足的优势。

      - Samsung S3C2440A,主频 400MHz,最高 533Mhz 

      -  在板 64M SDRAM 

      -  在板 64M Nand Flash,  掉电非易失 

      -  在板 2M Nor Flash,掉电非易失,已经安装 BIOS 

      -  板上集成 4  线电阻式触摸屏接口,可以直接连接四线电阻触摸屏 

      - 1  个 100M  以太网 RJ-45  接口(采用DM9000网络芯片) 

      - 3  个串行口 

      - 1  个 USB Host 

      - 1  个 USB Slave B型接口 

      - 1  个 SD卡存储接口

五、研旭案例承接流程