引言
       数据采集技术是以前端的模拟信号处理、数字化、数字信号处理和计算机等高科技为基础而形成的一门综合技术，是联系模拟世界和数字世界的桥梁。它在许多领域得到了广泛的应用。数字技术促进了上述这些领域的发展，而反过来又对数据采集系统提出了愈来愈高的要求，本文所设计的16位16通道零相位差数据采集系统不仅具有较高的转化精度，而且提供多通道零相位差特性。正是由于各通道之间的信号在数字化之后控制工程网版权所有，不存在相位差，这对那些诸如声纳阵列、多点振动检测、电力系统监测等需要对多路信号进行相位相关特性分析的事件而言，使用这种采集系统就特别有意义。USB接口的普遍性使本系统很容易与PC机接口。 
       1 系统设计 
       16位16通道零相位差数据采集系统的结构框图如图1所示。其核心部分是A/D转换器和DSP，此外还有一些外围

图1：系统结构框图

       1.1 A/D转换器的设计 
       为使转换能达到一定速率，选择16位并行接口A/D转换器。这种芯片好几家公司都有，表1列出了一些芯片的主要特性。 
       A/DX（以上五种芯片的统称www.cechina.cn，下同）的详细特性请查阅各公司的产品资料。A/DX有两种工作模式：第一种如图2所示，R/C控制转换，CS接地。这种模式，每片A/DX都需要一片7416374来暂存转换结束的数据。第二种工作模式如图3，由CS来控制转换和读时序，这样可以省去7416374，使电路简化，但它的时序比较严格。启动转换时，R/C和CS要同时为低，且R/C要比CS提前10ns为低；读数据时，R/C为高，CS为低。幸好TI公司的DSP可以满足该时序要求。 
 

图2：由R/C控制的转换时序图（CS接地）

图3：由CS控制的转换和读时序图

       1.2 数字信号处理器设计 
       数字信号处理器（DSP）是针对数字信号处理的特点而设计的一种单片机控制工程网版权所有，但现在它也广泛的应用于各控制领域。为了使本系统达到一定的采样率，并有一定的通道扩展率（可扩展到96通道），本系统采用了TI公司的16位定点的DSPTMS320C50。 
 

 图4：DSP读写信号时序图

       由图4可以看到IS、STRB和RD控制信号正好满足A/DX的时序要求。 
       1.3 USB接口电路的设计 
       USB接口可以有很多方法完成，如可以用专用USB接口芯片，也可以用带有USB接口的单片机或直接用FPGA来完成USB接口。本系统使用INTEL的带有USB接口的单片机8X930AX，它与普通的MCS51系列的单片机相比，只增加了USB接口，所以可以参考普通的MCS51系列单片机的设计。在8X930AX与DSP之间可以用一FIFO来缓存数据。 
       2 系统工作原理 
       如图1所示，系统总体结构以PC为主机控制工程网版权所有，DSP为辅助处理器，它们之间通过USB接口通信。16路输入信号各自都由采样保持器和ADC，它们都由同一个采样定时器启动转换，每个通道都选用同样的器件与电路，这样就保证了对16路模拟输入信号采样的同时性，以达到零相位差的目的。 
       由PC机下指令给DSP需要多少采样，然后DSP就启动转换，接着DSP查询A/DX的转换结束就读数据，最终把数据送到FIFO控制工程网版权所有，并通知8X930AX可以把数据送到PC机了。 
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