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基于 DSP 和 SHDSL 的高速数据传输系统设计

2014-6-24 22:32| 发布者: dzly| 查看: 454| 评论: 0|原作者: 陈希湘

摘要: 在石油测井系统中,进行远距离数据传输时,系统传输速率太小,目前其最大传输速率也只能达到500Kbit/s,这 样的传输速率已经不能满足需要。基于以上背景,本文设计了一个以DSP(TMS320VC5402)为核心CPU、使用SHDSL 技术应用于工业领域的高速数据传输系统,其最大传输速率为2Mbit/s,最大传输距离可达到7.5km。

  SHDSL (Single-pair High bite rate Digital SubscriberLine)单线对高比特率数字用户线路是一种对称数字用户线技术,能实现长距离的快速数据传输。DSP 芯片是专门为实现各种数字信号处理算法而设计的,不断上升的性价比,使它的应用越来越广泛。
  因此,把DSP 引入到音频等信号的处理和计算机宽带网络技术(SHDSL)中去,使数字化和网络化相结合,成之成为集采集、传输、视听功能于一体的高速网络接口系统,可广泛应用于石油测井、地震勘探以及远距离的实时监控系统之中,为它们提供高速的传输速率和实时监控。
  一、系统的工作原理及总体设计
  本系统是一个嵌入式以太网操作系统,以DSP 为核心CPU,主要完成数据的采集和处理,同时DSP 芯片与网络接口控制器芯片RTL8019AS 构成以太网接口,使用SHDSL 技术实现数据的高速远距离传输,它与上位机又构成一个主从式的控制系统。
  二、硬件电路设计
  2.1 TMSVC5402 和RTL8019AS 的硬件电路设计VC5402 和RTL8019AS 的硬件连接如图1 所示。将DSP 的数据总线低16 位经电平转换后接RTL8019AS 的16 位数据总线,RTL8019AS 在复位的上升沿锁定IOCS16脚的电平,其值决定数据总线的宽度,高电平时为16 位总线方式,低电平时为8 位总线方式。为提高收发速度,采用16 位总线方式,将IOCS16 接高电平。


  由于RTL8019AS 没有外接初始化的EPROM,故其复位时命令寄存器(CR)的I/O 地址值为缺省值0X300,为满足RTL8019AS 的ISA 时序,A5~A19 的连接必须使其地址锁定在0X300,因此将A5~A19 引脚接地。VC5402 的I/O 口读写控制信号IS、IOSTRB、R/W 等信号经过译码后与RTL8019AS 的IOR、IOW 连接。由于VC5402 的I/O 读/写速度很快,将RTL8019AS 的IOCHRDY 信号与VC5402的外设准备信号READY 相连。另外,将SMEMY 和SMEMW 接高电平,屏蔽了远程自举加载功能。
  2.2 电源设计和复位电路TMS320VC5402 采用3.3V 和1.8V 电源供电,其中I/O 采用3.3V 电源供电,芯片的核采用1.8V 电源供电。而实际常用的只有5V 电源,所以必须采用电源转换芯片。
  选用TPS7333 和TPS7301 两块电源转换芯片,分别接上适当的外围电阻,构成电阻分压器,即可调整两块芯片的输出电压分别为3.3V 和1.8V。
  在设计的时候,我们将TPS7333 和TPS7301 的复位端连接到一起,同时复位VC5402,同时我们也可以利用这个复位电路给RTL8019AS 复位。三极管的基极通过一个电阻连接到TPS7333 和TPS7301 的复位端。
  三、系统软件设计
  本系统软件的主要功能是在以TMS320VC5402 为核心的硬件平台上实现数据的高速网络传输。本系统软件开发流程图,主要包括系统配置、系统的初始化和主程序。主程序中主要实现TCP/IP 的解析和数据的封装,以及DSP 对数据进行的各种处理。
  四、小结
  本文将SHDSL 宽带接入网技术和DSP 技术应用于工业领域是一项开创性的工作, 二者的结合将大大拓宽DSP 的应用范围。同时,CPLD 的桥梁作用在DSP 的开发中得到了充分的体现,在本系统中完成了电平匹配、数据缓冲和译码等功能。最后在基于DSP 的嵌入式系统中,实现了简易的TCP/IP 协议,带有以太网接口的DSP 应用系统可以通过双绞线或同轴电缆与PC 机构成一个高速局域网,并且DSP 可以通过PC 机接入互连网,进一步延伸DSP 的应用领域。__
  

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