基于DSP和现场总线的数据采集系统设计方三档，高钦和（第二炮兵工程学院，陕西西安710025）摘要：为了实时、准确的监控电力系统的运行状况，设计了一种基于DSP和CAN现场总线的数据采集系统。详细介绍了系统的结构和主要模块的软硬件设计。该系统利用工控机统一管理各采集节点，具有结构简单、性能可靠和易于应用的特点。关键词:DSP；现场总线；数据采集中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：DesignofDataAcquisitionSystemBasedonDSPandField-busFANGSan-dang，GAOQin-he(TheSecondArtilleryEngineeringCollege,Xi’an710025,China)Abstract:AdataacquisitionsystembasedonDSPandCANField-busispresented,forthestatusmonitorofpowersystemrapidlyandexactly.Thesystemstructureandthehardwareandsoftwaredesignofmainmodulearediscussedindetail.ThesystemintroducesindustrialPCtomanageallthedataacquisitionnodes,andfeaturessimplestructure,stablecapabilityandeasyapplication.Keywords:DSP;Field-bus;dataacquisition引言在电力系统的生产过程中，生产运行部门通常有两方面的考虑：一方面尽量提高设备与线路的利用率，实现系统的经济性；同时保证电力系统的安全、可靠运行，提供高质量的电能。因而电力部门需要对系统中的一些参量进行测量，以便随时掌握系统和设备的工作状态情况。数据采集与监控系统在电力系统中得到广泛的应用，数据采集系统的性能对监控系统更是关系重大[1]。传统电力测量仪器的前端采集单元，在采集电气设备的参数时由于其固有的原因，如采样速度不高，测量精度低，通信速率不高，或者不兼备数据存储、分析、计算等功能，不能满足现场的要求。随着计算机技术、通信技术和电子技术的迅猛发展，电力系统自动化程度也日益提高，通过数字信号处理技术和现场总线技术的应用提高了电力系统的可靠性和可维护性[2]。本文设计的数据采集系统，选用TI公司推出的C2XXX系列的32位定点DSP芯片TMS320F2812，采样精度为12位，采样速度可以达到80ns，完全能够满足采集基本电力参数的要求；利用CAN总线开放性、分散化和低成本的特征，可以解决电力系统分布范围广泛、监控参数较多的情况，具有广阔的应用前景。1总体设计图1系统总体结构图系统总体结构图如图1所示。该数据采集系统由数据采集节点、CAN总线和工控机三个部分组成。工作流程是：输入的模拟信号经过必要的信号调理电路，送入数据采集节点的A/D转换设备，转换完成后，把数据存贮起来，然后根据系统对数据的需要，通过CAN总线传送到工控机中。该系统中，DSP作为数据采集节点的核心器件，独自完成相应的数据采集。各DSP的工作状态和工作模式由上位机灵活选择，以提高系统的适应能力。通信协议采用现场总线协议。工控机主要是通过现场总线网络对数据采集节点的参数进行设置，实时获取采集节点的数据和信息，并负责存储系统信息、打印生成报表、提供方便操作的人机界面和与更上层网络的通讯。系统硬件框图如图2所示，主要包括采集模块、显示模块和通信模块几个部分。采集模块的核心器件是TI公司生产的DSP芯片TMS320F2812，它采用哈佛总线结构，其32位中央处理器大大提高了处理能力，主频可以工作在150MHz(时钟周期可达6.67ns)。处理器内部还集成了128kb的Flash存储器、4kb的引导ROM、数学运算表以及2kb的OTPROM，从而大大改善了其应用灵活性[3]。显示模块是用TMS320F2812的串行外设接口SPI模块控制MAX7219,从而驱动LED数码管显示的。通信模块的设计主要体现在CAN总线控制器和物理总线的接口驱动电路上。图2系统硬件框图2采集功能实现2.1采集模块硬件实现为了全面获取电力系统运行的各种状态参数，需要在不同的工作现场安装采集器，由于工作现场的情况通常较为复杂，因此在进入采集模块之前，需要进行滤波、电平变换等，在处理成F2812内置ADC所允许的信号范围时，才能经A/D转换成为数字信号。TMS320F2812DSP芯片的片内A／D转换器完全可以满足电力系统数据采集精度和速度的要求，因此不必外扩A／D转换器。片内ADC的前端为2个8选1多路切换和2路同时采样／保持器，构成16个模拟输入通道，模拟通道的切换由硬件自动...
