ARM和DSP设计的地震加速度信号处理系统

器进行地址空间细分，此片外存储器或I／O 器件属于bank，组， 所用地址为0x83000000～0x83ffffff。

3．1 信号调理及A，D采集电路

信号调理最主要目的是为了去除信号中的噪声，使被测电压范围和AD采样范围相匹配以提高采样精度．本系统选用Anolog Device公司的ADA4861-3专用放大芯片．该芯片集成了3路放大器．采用单5 V供电．通过调节外接电阻的阻值可以获得1～1 900的放大增益，输出具有良好的线性度和温度稳定性．由于放大电路集成在芯片中．故减少了噪声的引入．

选择MD芯片主要考虑的性能指标有分辨率、转换速率、输入通道数、信噪比、输出接口等参数．因为所采集的加速度信号频率在1 kHz以内．．根据奈圭斯特定理采样频率 >2 kHz就能无失真地恢复原信号，输入信号有3路，综合考虑以上因素本系统选用Anolog Device公司生产的AD7655芯片．该芯片支持4路输入(INA1、INA2、INB。、INB2)，转换位数达16位，1MSPS的转换速率，单电源+5 V供电，串／并口输出方式，双通道同步采样．采样由A。引脚电平控制，A0=0，INA1／INB1采样同步；A o=1，INA~NB2采样同步问．参考电压 面接2．5 V，分辨率为2×VREF／655 36，约为76-3 V．

3．2 ARM 和DSP的接口电路

ARM 和DSP通过HPI接口进行连接．ARM先向DSP写入控制字，设置工作模式，然后将访问地址写入地址寄存器(HPIA)，再对数据锁存器(HPID)进行读写，即可读出和写入指定的存储单元．主机由两根地址线A 、A 可以寻址到HPI接口的控制寄存器、地址寄存器和数据寄存器[51；由HBIL、HCNTL1、HCNTL0区分16位数据的高、低字节．当向HBIL=0的地址写入数据时，表示是第1个字节，向HBIL=I的地址写入数据表示第2个字节．并且在数据交互之前要设置控制寄存器中的BOB位，指示高地址在前还是低地址在前．这一步在程序初始化时由ARM来完成．DSP的片选信号接主机的nCS2，地址空间属bankz组，即0)【82000000～0x82眦DSP可以通过HINT向主机发出中断信号，通知主机一帧数据处理完毕．主机收到中断信号后读取约定的DSP内部数据空间中的数据进行显示或网络传输等处理操作．

DSP的引导装载采用HPI方式，中断2信号用于激活HPI自举模式．有两种方式可以用来获取中断2引脚上的输入信号：①将主机中断HINT与INT2直接相连：②在捕捉到DSP复位向量后的30个时钟周期内触发一个有效的外部中断INT2．由于本设计HINT信号用于向主机产生中断信号，所以HPI自举加载采用方式②．注意到在自举加载的开始，HINT引脚会产生一个有效的中断信号，所以ARM在初始化时要清除这个中断．

3．3 ARM 和DM9Ooo网络控制接口

DM90OOE是Davicom公司生产的以太MAC控制器．支持10／100 Mbps传输速率．电路使用16位总线方式进行控制．即数据总线D。～D。与芯片的SD。～SD。连接，地址线也进行相对应的连接，片选线与芯片的AEN相连．DM9000E 以太网控制器的基地址为Ox300。而总线的地址线A 与芯片的命令／数据使能端CMD相连，所以对其进行操作的地址是0x300(地址端口)和0x304(数据端口)，而结合ARM 的片选线得到的32位地址为0x83000300 (地址端口)和0x83000304(数据端口)．

4 系统软件设计

传统的嵌入式系统软件设计中，由于广泛采用单任务顺序机制因而编程复杂．同时系统安全性差而导致系统频繁复位以至无法达到设计目标．本设计在软件设计中引入tzCOS-II实时操作系统，使程序设计变得非常简单，将操作系统移植到LPC2214中以提高系统实时性．

首先编写好与硬件接口的驱动程序．应用层程序以任务为编程对象．任务具有任务堆栈、优先级等参数，根据任务的执行顺序和重要程度可分配不同的优先级；在任务调度过程中可以通过OSTaskSuspend(os PRIO-SELF)、OSTaskResume(task_prio)函数进行任务之间的切换．本系统可分为DSP boot loader、 D采集、读HPI、写HPI、网络传输、液晶显示等6大任务．在主函数中创建任务，设置任务各项参数．主程序流程图如图4所示．

5 实验结果及分析

用丹麦产PM4808型振动台模拟产生地震信号，将光纤传感器输出信号输入到本系统进行解调及频谱分析网络传输测试实验，解调实验结果分别如图5所示。

从图5可以看出，系统能较准确地解调出原始信号，其误差主要来源有光纤传感耦合器的非对称、A／D量化误差、模拟电路中残留的热噪声干扰等等．

图6所示为网络数据包的传输情况．其中PC机的IP地址设置为192．168．0．4，本设计系统的IP地址设置为192．168．0．7，端口号为10000．实验证明所设计的嵌入式信号处理系统可以实现基