專利名稱：一種多通道模擬信號(hào)的采樣方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速數(shù)據(jù)采集方法和系統(tǒng)，特別涉及一種用于電子儀器或設(shè)備的多通道模擬信號(hào)采樣方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般電子儀器或設(shè)備的模擬信號(hào)采集系統(tǒng)包括模擬信號(hào)調(diào)理電路、模擬信號(hào)傳輸電路、模擬/數(shù)字變換電路、數(shù)字信號(hào)通信電路和采樣控制處理裝置，在模擬信號(hào)傳輸電路中，通常采用共地形式傳輸信號(hào)，抗共模干擾能力差；模/數(shù)轉(zhuǎn)換器多個(gè)通道共用一個(gè)，當(dāng)需要多通道同步采樣時(shí)，各通道信號(hào)必需先經(jīng)采樣保持器存儲(chǔ)，然后用模擬電子開關(guān)依次切換，以實(shí)現(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換，采樣速度不高；模/數(shù)轉(zhuǎn)換器大多采用逐位比較法原理，結(jié)果容易受到各種噪聲的干擾而出錯(cuò)；連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與處理器的數(shù)字信號(hào)通信電路可以選擇并行或串行形式。采用這種采樣傳輸技術(shù)抗干擾能力差，采樣速率低，成本高，與處理器接口復(fù)雜，采樣精度、采樣速度和穩(wěn)定度相對較差，對產(chǎn)品對競爭性有了很大的影響。故目前的模擬通道采樣技術(shù)方案有必要進(jìn)行調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗干擾能力強(qiáng)、采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度高、傳輸速率快的模擬信號(hào)采樣方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種多通道模擬信號(hào)采樣方法，采樣過程包括模擬信號(hào)調(diào)理步驟，將采集的模擬信號(hào)調(diào)整為適宜模數(shù)轉(zhuǎn)換器正常工作的幅值范圍，并將模擬信號(hào)傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟，接收模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，設(shè)置數(shù)字信號(hào)與微處理器之間的傳輸方式；數(shù)字信號(hào)傳輸步驟，將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至微處理器；系統(tǒng)采樣控制步驟，對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置、采樣過程控制和數(shù)據(jù)預(yù)處理；
其特征是，所述模擬信號(hào)調(diào)理步驟中，每個(gè)通道的模擬信號(hào)采用單獨(dú)的電路、以平衡方式輸入的差分信號(hào)形式進(jìn)行傳輸；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟中，多個(gè)通道接口同時(shí)并行接收差分信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；模數(shù)轉(zhuǎn)換采用過采樣方式；模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)與微處理器之間采用高速串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述系統(tǒng)采樣控制步驟中，系統(tǒng)初始化和程控命令傳輸采用串行接口方式。
一種實(shí)現(xiàn)上述模擬信號(hào)采樣方法的采樣系統(tǒng)，包括，模擬信號(hào)調(diào)理電路，將采集的模擬信號(hào)調(diào)整為適宜模數(shù)轉(zhuǎn)換器正常工作的幅值范圍，并將模擬信號(hào)傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，接收模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；數(shù)字信號(hào)傳輸電路，設(shè)置數(shù)字信號(hào)與微處理器之間的傳輸方式，將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至微處理器；系統(tǒng)采樣控制裝置，對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置和控制采樣過程；其特征是，所述模擬信號(hào)調(diào)理電路中，對應(yīng)每個(gè)模擬通道設(shè)置一個(gè)模擬信號(hào)差分調(diào)理電路；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中包括模擬接口電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字接口電路，每個(gè)模擬接口電路對應(yīng)一個(gè)模擬輸入通道，每個(gè)模擬接口電路對應(yīng)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用∑/Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器；數(shù)字接口電路采用同步串行接口，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微處理器之間的數(shù)據(jù)交換；所述系統(tǒng)采樣控制裝置為微處理器及其控件，包括微處理器、系統(tǒng)初始化及程控命令傳輸、采樣中斷服務(wù)及數(shù)據(jù)處理裝置；多個(gè)輸入的模擬信號(hào)，分別經(jīng)各通道濾波，送入比例縮放電路，將信號(hào)幅值調(diào)整為適合模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)采樣的幅值范圍，經(jīng)過調(diào)理后的模擬信號(hào)以差分信號(hào)形式被送入一一對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行多通道并行模/數(shù)(A/D)變換，變換后的一組數(shù)字信號(hào)經(jīng)過同步串行接口、數(shù)字信號(hào)差分傳輸電路送至微處理器的同步串行接口。
上述數(shù)字信號(hào)傳輸電路，當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器和微處理器之間布線較長時(shí)，可選用差分傳輸電路，包括差分信號(hào)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換器端電路和處理器端電路；采用差分傳輸方式發(fā)送和接收數(shù)字信號(hào)，并在接收端將差分信號(hào)還原為初始數(shù)字信號(hào)。
上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以采用集成芯片的形式，若干個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)在一個(gè)芯片中。
本發(fā)明中模擬信號(hào)采用差分電路傳輸，具有很高的抗干擾能力，提高采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定度；16位的∑/Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部采用過采樣技術(shù)和抗混疊濾波器，同時(shí)大大提高了采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度；模數(shù)轉(zhuǎn)換器按模擬信號(hào)輸入通道數(shù)等比例配置，提高采樣速率；模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微處理器之間的數(shù)據(jù)交換，采用高速串行通信，結(jié)構(gòu)簡單，有利于長距離傳輸，以差分電路傳輸，這又提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br>

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明實(shí)施例1系統(tǒng)初始化及程控命令傳輸程序流程3是本發(fā)明實(shí)施例1系統(tǒng)采樣中斷服務(wù)及數(shù)據(jù)處理程序流程圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說明實(shí)施例1一種用于電子儀器或設(shè)備的模擬信號(hào)通道采樣方法，其中硬件電路部分由模擬信號(hào)調(diào)理電路、16位的∑/Δ原理模數(shù)轉(zhuǎn)換器、高速串行通信的差分傳輸電路和微處理器電路組成。
采樣過程包括模擬信號(hào)調(diào)理步驟，將采集的模擬信號(hào)調(diào)整為適宜模數(shù)轉(zhuǎn)換器正常工作的幅值范圍，并將模擬信號(hào)傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟，接收模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，設(shè)置數(shù)字信號(hào)與微處理器之間的傳輸方式；數(shù)字信號(hào)傳輸步驟，將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至微處理器；系統(tǒng)采樣控制步驟，對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置、采樣過程控制和數(shù)據(jù)預(yù)處理；所述模擬信號(hào)調(diào)理步驟中，設(shè)置一個(gè)參考電位，各模擬信號(hào)采用以平衡方式輸入的差分信號(hào)形式，調(diào)理過程包括輸入過載保護(hù)步驟，當(dāng)輸入模擬信號(hào)幅值超過電源電壓時(shí)，保護(hù)二極管導(dǎo)通，信號(hào)電平被鉗位到電源電位；濾波步驟，濾除系統(tǒng)不關(guān)心的頻率成分；比例縮放步驟，將信號(hào)調(diào)理為模數(shù)轉(zhuǎn)換器所能接收的幅值范圍；輸出過載保護(hù)步驟，當(dāng)輸出模擬信號(hào)幅值超過電源電壓時(shí)，保護(hù)二極管導(dǎo)通，信號(hào)電平被鉗位到電源電位步驟；多個(gè)通道同時(shí)并行采樣。
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟中，多個(gè)通道接口同時(shí)接收差分信號(hào)，并同時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換采用∑/Δ原理過采樣技術(shù)和抗混疊濾波器，若干通道的模擬信號(hào)在同等數(shù)量的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)與微處理器之間的數(shù)據(jù)交換，采用高速串行通信方式；所述數(shù)字信號(hào)傳輸步驟中采用差分傳輸方式發(fā)送和接收數(shù)字信號(hào)，并在接收端將差分信號(hào)還原為初始數(shù)字信號(hào)；所述系統(tǒng)采樣控制步驟中，微處理器采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片，系統(tǒng)初始化及程控命令傳輸采用串行接口方式。
DSP芯片可以通過串行接口，向模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送一系列初始化命令，來實(shí)現(xiàn)對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的初始化。模數(shù)轉(zhuǎn)換器一經(jīng)啟動(dòng)，便按照事先規(guī)定好的采樣速率和采樣順序，周而復(fù)始地工作，并不斷地向微處理器傳送最新采集到的數(shù)據(jù)。
可以用兩種方法控制串行接口對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的操作1)常規(guī)串行控制，即串行接口每發(fā)送或接收一個(gè)字，就向處理器提出中斷請求，等待處理；2)對于具備DMA功能的微處理器，可以將串行接口關(guān)聯(lián)到DMA通道，使之可以將一系列命令從內(nèi)存直接發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或者從模數(shù)轉(zhuǎn)換器成組地接收數(shù)據(jù)并直接存入到內(nèi)存，在這過程中間無需中斷處理器，待批量傳送完成后，由DMA提出中斷請求，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或其他相關(guān)操作。
DSP芯片的控制軟件部分由系統(tǒng)初始化及程控命令傳輸程序、采樣中斷服務(wù)及數(shù)據(jù)處理程序兩部分組成。系統(tǒng)初始化及程控命令傳輸程序包括處理器的串行通信接口初始化、DMA通道初始化、模數(shù)轉(zhuǎn)換器初始化等，采樣中斷服務(wù)及數(shù)據(jù)處理程序包括采樣數(shù)據(jù)從DMA緩沖區(qū)轉(zhuǎn)移到采樣數(shù)據(jù)窗、采樣數(shù)據(jù)窗指針的調(diào)整，必要時(shí)可根據(jù)需要在此加入一定的自檢功能以監(jiān)視采樣系統(tǒng)的工作狀況。
為了保證采樣數(shù)據(jù)的可靠傳輸，防止因處理器繁忙而造成數(shù)據(jù)丟失，DMA緩沖區(qū)應(yīng)設(shè)置為雙緩沖交互工作，這樣就為采樣數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移及相關(guān)處理留出了足夠的時(shí)間，提高整個(gè)采樣系統(tǒng)的可靠性。
如圖2所示，系統(tǒng)初始化及程控命令傳輸程序流程如下1)采樣指針及相關(guān)工作標(biāo)志置初始值，送出禁止模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作的控制信號(hào)；2)串行接口配置為發(fā)送狀態(tài)，DMA通道配置為讀方式(內(nèi)存---＞串口)，準(zhǔn)備將一系列控制命令發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的初始化；3)啟動(dòng)DMA通道、串行接口開始工作，送出允許模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作的控制信號(hào)，處理器開始發(fā)送控制命令，模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步開始接收控制命令；4)判斷命令發(fā)送過程是否結(jié)束，未完在此等待，完成后轉(zhuǎn)下一步；
5)串行接口配置為接收狀態(tài)，DMA通道配置為寫方式(串口---＞內(nèi)存)，必需設(shè)置接收多少個(gè)字的采樣數(shù)據(jù)后，請求中斷；6)允許DMA請求中斷，啟動(dòng)串行接口、DMA通道開始工作，處理器開始接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)；7)初始化任務(wù)完成，以后DMA通道在收到規(guī)定的字?jǐn)?shù)后提出中斷請求。
如圖3所示，采樣中斷服務(wù)及數(shù)據(jù)處理程序流程如下1)根據(jù)采樣指針將采樣數(shù)據(jù)從DMA緩沖區(qū)拷貝到采樣數(shù)據(jù)窗；2)采樣指針調(diào)整到指向采樣數(shù)據(jù)窗的下一個(gè)位置；3)其他需要處理的事項(xiàng)，如采樣自檢、激活數(shù)據(jù)計(jì)算處理任務(wù)等功能。
實(shí)施例2圖1為一種實(shí)現(xiàn)上述模擬信號(hào)采樣方法的采樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本例以12個(gè)通道為例，其中模擬信號(hào)調(diào)理電路部分共包括12個(gè)模擬信號(hào)調(diào)理分電路1，圖中僅畫出一個(gè)模擬通道的調(diào)理分電路1。模擬信號(hào)分調(diào)理電路1包括輸入信號(hào)過載保護(hù)電路11，信號(hào)低通濾波器電路12，信號(hào)比例放大器電路13，輸出信號(hào)過載保護(hù)電路14；參考電位發(fā)生器電路6，產(chǎn)生參考電位Vref；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2中，包括模擬接口電路21、16位∑/Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器22和數(shù)字接口電路23，每個(gè)模擬通道對應(yīng)一個(gè)模擬接口電路21，每個(gè)模擬接口電路對應(yīng)一個(gè)16位∑/Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器，本實(shí)施例中，12個(gè)通道共對應(yīng)12個(gè)模擬接口電路和12個(gè)16位的∑/Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每6個(gè)模擬接口電路21和∑/Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器22以及一個(gè)數(shù)字接口電路集成在一塊芯片ADC1A中，即12通道的模擬數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)需要2個(gè)芯片ADC1A和ADC2A；數(shù)字通信電路3為數(shù)字通信信號(hào)差分傳輸電路，包括差分信號(hào)的轉(zhuǎn)換器端電路31和處理器端電路32；時(shí)鐘發(fā)生器、控制信號(hào)同步電路5，產(chǎn)生外部同步或觸發(fā)信號(hào)；微處理器4采用DSP芯片及同步串行接口電路，DSP芯片是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)模塊的初始化設(shè)置、采集過程控制和數(shù)據(jù)的預(yù)處理，以及與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換控制。
在本實(shí)施例中，對于每個(gè)模擬輸入信號(hào)，均由Chip、Chin點(diǎn)以平衡方式輸入，后經(jīng)濾波器電路12濾除系統(tǒng)不關(guān)心的頻率成分(本例為低通濾波器，可根據(jù)需要調(diào)整為其他濾波器)，再經(jīng)放大(或縮小)器13將信號(hào)調(diào)理為模數(shù)轉(zhuǎn)換器所能接收的幅值范圍，放大(縮小)器的倍率應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定，最后模擬信號(hào)被傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端。模擬信號(hào)差分傳輸電路中11、14為信號(hào)過載保護(hù)電路，當(dāng)模擬信號(hào)幅值超過電源電壓時(shí)，保護(hù)二極管導(dǎo)通，信號(hào)電平被鉗位到電源電位。模擬輸入信號(hào)的參考電位Vref，既可以由參考電位電路6產(chǎn)生，也可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的REFOUT信號(hào)。
如圖2所示，系統(tǒng)初始化及程控命令傳輸裝置包括1)采樣指針及相關(guān)工作標(biāo)志置初始值，送出禁止模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作的控制信號(hào)的裝置；2)配置串行接口為發(fā)送狀態(tài)，DMA通道配置為讀方式，準(zhǔn)備將一系列控制命令發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的初始化的裝置；3)啟動(dòng)DMA通道、串行接口開始工作，送出允許模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作的控制信號(hào)，處理器開始發(fā)送控制命令，模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步開始接收控制命令的裝置；4)判斷命令發(fā)送過程是否結(jié)束，未完在此等待，完成后轉(zhuǎn)下一步的判斷裝置；5)配置串行接口為接收狀態(tài)，配置DMA通道為寫方式，設(shè)置接收多少個(gè)字的采樣數(shù)據(jù)后請求中斷的控制裝置；6)允許DMA請求中斷，啟動(dòng)串行接口、DMA通道開始工作，處理器開始接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)的啟動(dòng)裝置；7)初始化任務(wù)完成，以后DMA通道在收到規(guī)定的字?jǐn)?shù)后提出中斷請求的請求裝置。
如圖3所示，采樣中斷服務(wù)及數(shù)據(jù)處理裝置包括1)根據(jù)采樣指針將采樣數(shù)據(jù)從DMA緩沖區(qū)拷貝到采樣數(shù)據(jù)窗的裝置；2)采樣指針調(diào)整到指向采樣數(shù)據(jù)窗的下一個(gè)位置的裝置；3)其他需要事項(xiàng)的處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種多通道模擬信號(hào)采樣方法，采樣過程包括模擬信號(hào)調(diào)理步驟，將采集的模擬信號(hào)調(diào)整為適宜模數(shù)轉(zhuǎn)換器正常工作的幅值范圍，并將模擬信號(hào)傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟，接收模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，設(shè)置數(shù)字信號(hào)與微處理器之間的傳輸方式；數(shù)字信號(hào)傳輸步驟，將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至微處理器；系統(tǒng)采樣控制步驟，對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置、采樣過程控制和數(shù)據(jù)預(yù)處理；其特征是，所述模擬信號(hào)調(diào)理步驟中，每個(gè)通道的模擬信號(hào)采用單獨(dú)的電路、以平衡方式輸入的差分信號(hào)形式進(jìn)行傳輸；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟中，多個(gè)通道接口同時(shí)并行接收差分信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；模數(shù)轉(zhuǎn)換采用過采樣方式模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)與微處理器之間采用高速串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述系統(tǒng)采樣控制步驟中，系統(tǒng)初始化和程控命令傳輸采用串行接口方式。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的模擬信號(hào)采樣方法，其特征是，所述數(shù)字信號(hào)傳輸步驟中，采用差分傳輸方式發(fā)送和接收數(shù)字信號(hào)，并在接收端將差分信號(hào)還原為初始數(shù)字信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的模擬信號(hào)采樣方法，其特征是，所述微處理器的同步串行口采用DAM方式將采樣值直接存入內(nèi)存，DMA緩沖區(qū)設(shè)置為雙緩沖交互工作方式。
4.根據(jù)權(quán)利3所述的模擬信號(hào)采樣方法，其特征是，所述系統(tǒng)初始化過程為1)采樣指針及相關(guān)工作標(biāo)志置初始值，送出禁止模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作的控制信號(hào)；2)串行接口配置為發(fā)送狀態(tài)，DMA通道配置為讀方式，準(zhǔn)備將一系列控制命令發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的初始化；3)啟動(dòng)DMA通道、串行接口開始工作，送出允許模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作的控制信號(hào)，處理器開始發(fā)送控制命令，模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步開始接收控制命令；4)判斷命令發(fā)送過程是否結(jié)束，未完在此等待，完成后轉(zhuǎn)下一步；5)串行接口配置為接收狀態(tài)，DMA通道配置為寫方式，必需設(shè)置接收多少個(gè)字的采樣數(shù)據(jù)后，請求中斷；6)允許DMA請求中斷，啟動(dòng)串行接口、DMA通道開始工作，處理器開始接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)；7)初始化任務(wù)完成，以后DMA通道在收到規(guī)定的字?jǐn)?shù)后提出中斷請求。
5.根據(jù)權(quán)利4所述的模擬信號(hào)采樣方法，其特征是，所述采樣中斷服務(wù)程序流程如下1)根據(jù)采樣指針將采樣數(shù)據(jù)從DMA緩沖區(qū)拷貝到采樣數(shù)據(jù)窗；2)采樣指針調(diào)整到指向采樣數(shù)據(jù)窗的下一個(gè)位置；3)其他需要處理的事項(xiàng)。
6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1采樣方法的多通道模擬信號(hào)采樣系統(tǒng)，包括，模擬信號(hào)調(diào)理電路，將采集的模擬信號(hào)調(diào)整為適宜模數(shù)轉(zhuǎn)換器正常工作的幅值范圍，并將模擬信號(hào)傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，接收模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，設(shè)置數(shù)字信號(hào)與微處理器之間的傳輸方式，；數(shù)字信號(hào)傳輸電路，將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至微處理器；系統(tǒng)采樣控制裝置，對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置和控制采樣過程；其特征是，所述模擬信號(hào)調(diào)理電路中，對應(yīng)每個(gè)模擬通道設(shè)置一個(gè)模擬信號(hào)差分調(diào)理電路；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中包括模擬接口電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字接口電路，每個(gè)模擬接口電路對應(yīng)一個(gè)模擬輸入通道，每個(gè)模擬接口電路對應(yīng)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用∑/Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器；數(shù)字接口電路采用同步串行接口，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微處理器之間的數(shù)據(jù)交換；所述系統(tǒng)采樣控制裝置為微處理器及其控件，包括微處理器、系統(tǒng)初始化及程控命令傳輸、采樣中斷服務(wù)及數(shù)據(jù)處理裝置；多個(gè)輸入的模擬信號(hào)，分別經(jīng)各通道濾波，送入比例縮放電路，將信號(hào)幅值調(diào)整為適合模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC)采樣的幅值范圍，經(jīng)過調(diào)理后的模擬信號(hào)以差分信號(hào)形式被送入一一對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行多通道并行模/數(shù)(A/D)變換，變換后的一組數(shù)字信號(hào)經(jīng)過同步串行接口、數(shù)字信號(hào)差分傳輸電路送至微處理器的同步串行接口。
7.根據(jù)權(quán)利6所述的模擬信號(hào)采樣系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)字信號(hào)傳輸電路，選用差分傳輸電路，包括差分信號(hào)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換器端電路和處理器端電路。
8.根據(jù)權(quán)利6所述的模擬信號(hào)采樣系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)初始化及程控命令傳輸裝置包括1)采樣指針及相關(guān)工作標(biāo)志置初始值，送出禁止模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作的控制信號(hào)的裝置；2)配置串行接口為發(fā)送狀態(tài)，DMA通道配置為讀方式，準(zhǔn)備將一系列控制命令發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的初始化的裝置；3)啟動(dòng)DMA通道、串行接口開始工作，送出允許模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作的控制信號(hào)，處理器開始發(fā)送控制命令，模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步開始接收控制命令的裝置；4)判斷命令發(fā)送過程是否結(jié)束，未完在此等待，完成后轉(zhuǎn)下一步的判斷裝置；5)配置串行接口為接收狀態(tài)，配置DMA通道為寫方式，設(shè)置接收多少個(gè)字的采樣數(shù)據(jù)后請求中斷的控制裝置；6)允許DMA請求中斷，啟動(dòng)串行接口、DMA通道開始工作，處理器開始接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)的啟動(dòng)裝置；7)初始化任務(wù)完成，以后DMA通道在收到規(guī)定的字?jǐn)?shù)后提出中斷請求的請求裝置。
9.根據(jù)權(quán)利6所述的模擬信號(hào)采樣系統(tǒng)，其特征是，所述采樣中斷服務(wù)及數(shù)據(jù)處理裝置包括1)根據(jù)采樣指針將采樣數(shù)據(jù)從DMA緩沖區(qū)拷貝到采樣數(shù)據(jù)窗的裝置；2)采樣指針調(diào)整到指向采樣數(shù)據(jù)窗的下一個(gè)位置的裝置；3)其他需要事項(xiàng)的處理裝置。
10.根據(jù)權(quán)利6所述的模擬信號(hào)采樣系統(tǒng)，其特征是，若干個(gè)數(shù)量相等的模擬接口電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，集成在一個(gè)芯片中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電子儀器或設(shè)備的多通道模擬信號(hào)采樣方法和系統(tǒng)，目的在于提供一種抗干擾能力強(qiáng)、采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度高、傳輸速率快的模擬信號(hào)采樣方法和系統(tǒng)。技術(shù)方案是一種多通道模擬信號(hào)采樣方法，包括模擬信號(hào)調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號(hào)傳輸、系統(tǒng)采樣控制步驟，所述模擬信號(hào)調(diào)理步驟中，每個(gè)通道的模擬信號(hào)采用單獨(dú)的電路、以平衡方式輸入的差分信號(hào)形式進(jìn)行傳輸；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟中，多個(gè)通道接口同時(shí)并行接收差分信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；模數(shù)轉(zhuǎn)換采用過采樣方式；模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)與微處理器之間采用高速串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述系統(tǒng)采樣控制步驟中，系統(tǒng)初始化和程控命令傳輸采用串行接口方式。
文檔編號(hào)G06F3/05GK1746838SQ20051009484
公開日2006年3月15日 申請日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者張金貴 申請人:張金貴