引言

　　在大型旋转机械、桥梁、地下铁路、加工机床等领域控制工程网版权所有，对振动信号进行采集和分析，可以实现危险预报、故障诊断、性能指标分析等多项功能。传统的便携式振动测量分析仪大多用单片机或RISC CPU作为核心处理器，一般是8位或16位的，内存只有几Kb，外部存储器的容量也只有1～2 Mb，再加上CPU的主频不高控制工程网版权所有，进行大量数据运算(如FFT等)，需要很长时间，图像显示基本上依靠黑白液晶屏，可以显示的内容少，因此对传统的便携式振动测试分析仪进行性能的改进很有必要。

　　本项目采用ARM9的S3C2410处理器，可以连续监测8个通道，提供转速、棒图、振动通频值、数据列表、时域波形、频谱图、伯德图等振动监测、分析图表。采用640×480的TFT彩色显示屏，界面美观，可以显示的内容丰富，采用64Mb内存，可以暂存长时间的采样数据、运算结果数据，采用64Mb NAND FLASH，可以保存多组测量历史数据。体积小,22cm×18cm×10cm,携带方便,较以前产品，性能有了大幅度的提高。

硬件部分介绍

　　硬件主要由3部分组成，核心板、底板及信号输入接口板共3块电路板组成，下面分别介绍。

核心

　　核心板主要由S3C2410处理器、64Mb NAND FLASH（K9F1208）、64Mb内存（2片HY57V561620 ）组成。底板的接口采用144引脚的内存插槽，引出了16位的数据总线、16位的地址总线、IIC接口、SPI接口、IIS接口、JTAG接口、USB接口、LCD接口、触摸屏接口等CPU的输入输出口线。

　　S3C2410处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核，采用0.18μm制造工艺的32位微控制器。该处理器拥有：独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache、MMU、支持TFT的LCD控制器、NAND闪存控制器、3路UART、4路DMA、4路带PWM的Timer 、I/O口、RTC、8路10位ADC、Touch Screen接口、IIC-BUS 接口、IIS-BUS接口、2个USB主机、1个USB设备、SD主机和MMC接口、2路SPI。S3C2410处理器最高可运行在203MHz。每秒钟的运算能力为203×1.1MIPS，所以对FFT的计算非常的快。

　　电路原理图设计参考了三星公司提供的评估板的ORCAD格式的电路原理图。小经验：国内的硬件工程师普遍熟悉PROTEL软件，对ORCAD不是很熟悉，用PROTEL 2004可以直接打开ORCAD格式的三星公司的S3C2410评估板的电路原理图，适当的修改就可以形成自己的需要的PROTEL格式的电路原理图，而且不容易出错，所以本核心板的原理图设计非常顺利。

　　PCB的设计由于S3C2410采用272引脚的BGA封装www.cechina.cn，所以电路板的制作采用了6层电路板，从顶层到底层依次为元件层、地、布线层1、布线层2、地、底层。布线间距最小为5mil，最小线宽5mil, 过孔大小8/16mil，核心板全部采用手工布线完成。

底板的设计

　　底板主要由A/D电路、TFT彩色屏接口、网络接口电路、触摸屏接口电路组成CONTROL ENGINEERING China版权所有，各部分的电路如下面所述。

A/D芯片与CPU的接口

　　A/D芯片采用AD7864，AD7864是一种高速、低功耗、可以4通道同时采样的A/D转换器。它的主要特性有：高速12位A/D转换器；同时采样4个输入通道，并具有4个采样、保持放大器；0.35μs采样保持获取时间，每一个通道转换时间1.65μs；可以通过软件或者硬件的方法选取用于采样的通道；单电源供电(+5V)；多个转换电压范围；具有高速并行接口，可以与处理器直接连接；低功耗控制工程网版权所有，每通道功耗90mW；对于每一个模拟输入通道均有过压保护电路。AD7864 4通道同时工作时，最大采样率可以高达130kHz。用了2片AD7864，可以同时采样8路信号，同时监测8个通道。

　　通常的机械的转速的范围在100～30000转/分，即最高频率为500Hz，根据振动分析仪的采样需要，每个周期采128个点计算，采样频率不超过64kHz， 这样的采样频率与S3C2410的CPU核心频率200MHz、外部数据总线频率的100MHz相比还是很低的。

　　因此采用AD7864的A/D转换结束信号BUSY的下降沿中断CPU，然后由S3C2410直接读取A/D转换后的数据到内存中去。没有采用外部RAM缓存A/D转换后的数据或用FIFO来对数据进行缓存，然后再由CPU读取缓存里数据的方法。电路的实际测试结果是采样频率小于100kHz时，完全可以正确无误的读取到采样后的数据，大大的简化了A/D采样部分的电路设计及节省了电路成本。与CPU的接口电路的设计如图1所示。

图1 AD7864与S3C2410的接口设