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基于DSP的PCI高速数据采集处理卡的研究

赵兆  
【摘要】: 在深圳市民中心网架结构健康状态监测系统中,采用了光纤布拉格光栅检测结构应变这种比较新的技术,当前国内还没有配套的产品和系统,而国外类似的系统又由于价格过于昂贵限制了其应用范围。其中光栅传感变送器输出脉冲信号的高速采集和处理是实现该状态监测系统的核心问题之一。本课题为了实现光栅应变传感器变送信号的高速采集和处理,研制了一种基于DSP和PCI的数据采集处理卡。同时也针对该应用编制了相应的DSP采集处理程序和主机端应用程序。 目前用于PC机的数据采集卡大部分是基于ISA总线的,这种结构的最大缺点是传输速率太低,不能实现数据的高速传输。另外,采用MCS-51系列CPU作为采集处理卡板载MCU也存在一些比较严重的问题,如CPU的指令执行速度慢,总线带宽窄等缺点,不能完成数据的高速处理。针对以上问题,课题采用了PCI局部总线作为板卡的支持总线,同时采用了DSP芯片作为板载MCU,实现了数据的实时高速处理和传输。 文中第二章详细阐述了信号采集处理卡的硬件设计过程,包括PCI总线接口的实现、DSP芯片的选择等等。同时对该卡的各个组成部分的实现也进行了具体的介绍。第三章对系统的软件设计进行了详细说明。系统软件设计主要包括DSP软件设计、板卡驱动程序设计和主机端程序设计。第四章对该卡在结构状态监测系统中的具体应用进行了详细阐述,给出了运行结果数据。另外,由于该卡可以实现数据的高速采集和处理,具有一定的通用性,因此也介绍了其它一些可以应用该采集处理卡的场合。 所设计的数据采集处理卡经过测试,性能良好,达到了设计要求。针对新型的光纤布拉格光栅应变传感器应用于结构状态监测系统,解决了对变送器输出脉冲信号进行高速采集和处理这个核心问题,对推广利用光纤布拉格光栅检测结构应变这种新技术具有重要意义。


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