振动数据采集分析装置中的DSP系统的开发风冷发动机
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振动数据采集分析装置中的DSP系统的开发
振动数据采集分析装置中的DSP系统的开发 2011年12月09日 来源： 1 引 言
为了对发电机组等旋转机械的振动信号，作精确、自动、在线和实时的采集和分析，有效地进行故障的诊断、预测和维修，本文采用了Motorola公司的DSP56001数字信号处理器，开发出DSP系统模块，研制成智能化的振动数据采集分析装置(以下简称装置)。该DSP具有高速、高精度、并行性、高集成度、隐形传递路径、高性能/价格比等特点，本装置具有主—次处理器结构，以DSP为主处理器，组成的DSP系统，通过接口电路，连接振动信号的模拟处理模块、数据采集模块，以及转速信号的测试和处理模块；而PC机作为DSP系统的一个接口电路的外设，属于次处理器结构。这样，可充分发挥DSP的优点，提高各个模块的功效行У乩肞C机的功能，便于网络化，以提高装置的实时性、可靠性和实用性。
2 主—次处理器结构
振动数据采集分析装置的主—次处理器结构的框图，如图1所示。
图1 振动数据采集分析装置的主—次处理器结构框图
2.1 主处理器结构—DSP系统 将DSP系统的外设总线连接到多种不同速率的外设单元，如多通道A/D转换器、D/A转换器、8253转速测试和同步定时整周期采样脉冲发生电路，按照DSP和各种外设的工作时序，高速地进行并行处理和各种中断处理；因DSP系统具有强大的信号采集、分析和处理功能，由它组成主处理器结构，以完成装置的主要工作，如高速、自动、在线、实时地进行大量的振动信号和转速信号的数据采集，实时滤波、实时FFT分析及其它实时分析等。
2.2 次处理器结构—PC机 将DSP系统的串行口或并行口，连接到PC机的串行口或并行口，PC机属于次处理器结构，可与DSP系统进行人机对话，可输入装置的参数、变量、命令等，对DSP系统的程序，进行编译和连接，可用软件对DSP系统的数据作采集后的分析和处理，显示数据、绘制图形、打印结果等。
3 DSP系统
3.1 存储器结构 DSP系统的存储器图，如图2所示。
图2 DSP系统的存储器图
DSP56001片内的资源用于1512字的程序RAM，各为256字的X-RAM和Y-RAM。在$C000至$FFFF地址低字节中，共有16K字节的EPROM位于DSP系统中。DSP系统中的RAM可配置如下：8K字分为：Pmax=$06FF(1.75K字)，Xmax=$0FFF(4K字)，Ymax=$0BFF(3K宇)；32K字分为：Pmax=$OAFF(2.75K字)，Xmax=$3BFF(15K字)，Ymax=$3BFF(15K字)；128K字分为：Pmax=$0FFF(4K字)，Xmax=$EFFF(6OK字)，Ymax=$FFBF(64K字扣除64字)。外设可在区域Y：$FFCO至$FFFE中使用。可写的存储单元寄存器位于地址Y：$FFFF上，可用该寄存器的16K字节增量，选中EPROM中所需的区域。
3.2 同步串行接口(SSI) 同步串行接口，能使DSP56001和其它的DSP或外设单元，作快速的数据传递。可选择8位、12位、16位和24位的字，最大的数据传递速率为5兆位/秒。同步串行接口的6根线由96引脚的插头提供。
3.3 串行通讯接口(SCI) 串行通讯接口，能用7或8个数据位，进行异步和同步的通讯。用RS-232C电平。用PC机和DSP上的软件及在Dep运行程序中的软件，连接主机，进行数据交换。
3.4 主接口(HP) DSP56001有一个主接口，它可用作连接其它计算机(PC)的8位接口，也用作15根多用途的I/O引线。主接口，用PC机和DSP上的软件及DSP运行程序中的软件，进行数据交换。在硬件上，设计一个电路与PC机上的PCEB接口。若要使用多个DSP系统模块扩展装置，只需分别配上同样的电路。
4 DSP系统与模块的接口关系
4.1 与数据采集模块的关系 数据采集模块，是经两通道的D/A程控放大器和A/D转换器，与DSP系统接口的。每通道DAC的12根数据线D0D1……D11，与DSP系统的24根数据总线的高位数据线D12D13…D23连接，DAC的写信号线WR，由DSP的有关控制信号线和GAL数字逻辑电路组成，逻辑关系式为：
每通道的ADC的12根数据线D0D1…D11，与DSP系统的高位数据线D12D13…D23连接；ADC的片启动信号线CE，由DSP的有关控制信号线和GAL数字逻辑电路组成，逻辑关系式为：
4.2 与转速信号处理模块的关系
转速信号处理模块，是经8253与DSP系统接口的。8253的数据线DODI…D7，与DSP系统的D16D17…D23相连；AO、Al接DSP系统的PB0、PB1；将CH0、CH1、CH2与DSP系统接口；读、写信号RD和WR，由DSP的有关控制信号和GAL数字逻辑电路组成，逻辑关系式为：
式(1)~(6)中，WR(1)、WR(2)为