李浩 关冰

(1.中国运载火箭技术研究院,北京 100076;2.北京时代民芯科技有限公司,北京 100076)

现代工业过程中需要实现对数据的精确采集,包括温度、压力、电压等,数据种类多,采集频率高[1]。传统的工业数据采集硬件一般基于单片机处理器,软件基于裸机“主函数+中断”架构,该架构模块间耦合比较严重,可靠性不够高[2];所有的业务逻辑集中在主函数中,对一些关键指令的响应不够及时,实时性不够强;在完成软件设计后如果需要更改设计,需要对软件逻辑进行结构重组,扩展性不够高。因此,本文采用“dsp+fpga”的硬件架构,基于sysbios实时操作系统进行软件设计,提高软件可靠性、实时性及扩展性,满足数据采用及处理的系统需求。

1 系统需求分析

数据采样及处理软件需要完成电压、温度、压力等模拟量的数据采集,并进行a/d转换和数据处理,并将处理结果发送给上位机,数据采样的种类不少于10种类,采样的频率范围为1hz-1khz。本文面向上述数据采样和处理的需求,开展系统方案设计。

2 硬件架构设计

为了完成上述数据采样及处理的功能要求,本文设计了“dsp+fpga”的硬件系统框架,具体架构如图1所示。Tms320c6678是ti公司的一款多核处理器芯片,片内集成8个c66x内核[3],本系统中作为主控制器,主要完成数据的数据和发送,挂接一路网口用于与上位机监控软件通信。Kintex-7是xilinx公司的一款高性能fpga芯片,拥有大量的可编程资源[4],在本系统中作为协控器,主要完成数据的采集和a/d数据转换。

图1 硬件架构设计Fig.1 Hardware architecture design

3 软件架构设计

3.1 Sysbios功能概述

Sysbios是ti设计的一款嵌入式实时操作系统(rtos)的内核,它能够满足应用程序实时调度和同步的需求,帮助用户高效地利用内存和cpu[5]。……