主人寄语图片篇1
随着我国经济建设的迅猛发展，公安、铁路、民航、金融等部门对语音记录的需求不断增长。用户经常需要回放时间长达几个月、甚至几年的大容量语音记录仪，而目前国内可见到的语音记录仪大多只能连续记录几百小时（即一个月左右）。而大容量的语音记录仪一般是基于pC机，设备体积较大，使用不便。近年来作为数据存储介质的硬盘，以其容量大、接口智能化程度高、控制方便越来越受到人们的重视。充分发挥硬盘的优势，脱离系统主机，可以为用户开发出超大存储容量、性能可靠的语音记录仪。
本文提出了采用单片机控制硬盘对语音数据进行实时存储的方案。其最大优点是可记录语音时间长达几个月甚至几年，并能达到较高的性能指标。
甚至iDe硬盘的大容易语音记录仪的特点：
(1)以单片机为核心，采用pio模式进行硬盘的读写，可大大提高系统的性能价格比，使得语音记录时间长达1500小时（6GB硬盘）。若换用更大容量硬盘，可实现更长语音记录时间，达到连续工作几个月甚至几年的要求。
(2)采用DSp芯片D6517e，其语音压缩算法采用tRUeSpeeCHtripleRateCoder，8kHz采样频率下语音压缩速率为9.6、7.2或4.4kbps，moS指标可达到3.98。
(3)采用大规模可编程逻辑器件CpLD对系统数字逻辑电路进行集成，提高了系统的稳定性和可靠性，具有较好的通用性，可满足多种场合的需要，不需改动任何硬件。
(4)预留远程调度电话接口，可实现远程监听、查询等功能。
(5)由于采用4层pCB线路板设计、表贴工艺和超薄笔记本硬盘，使得基于iDe硬盘的大容量语音记录仪体积如普通电话机大小，可实现对一路电话进行高阻并联录音，并可在本机播放记录语音和远程调度记录语音。
图1D6571e的典型应用电路
1系统硬件设计
1.1D6571e芯片
在本系统中，选择DSp芯片D6571e,其语音压缩算法采用tRUeSpeeCHtripleRateCoder。由于该算法的实时运算需要22mipS以上的运算速度，为此将DSp内核和算法代码集成在D6571e芯片内。D6571e的典型应用电路如图1所示。
D6571e具有16位宽的总线，但也允许以分时方式使用8位总线，这时CpU须用Hi/Lo信号表示送到总线上的是高8位还是低8位；当D6571e主动将数据送到总线上时，会发出aCK信号通知CpU读取数据。HStRD和HStwR则是读和写的控制线。由于tRUe-SpeeCHtripleRateCoder算法按30ms分帧采样，然后进行分析压缩，因此无论是读取压缩数据还是因送压缩数据，均必须在一帧内完成，否则D6571e会自行进入休眠状态。向D6571e输送语音数据的过程如下：首先送出解压控制命令，然后接收一个回送状态字，状态字中包含了当前帧所需要的字节数，CpU就连续送出规定数目的数据，待一帧处理完毕后,D6571e会继续送出状态字，如此循环就可连续回放语音了。而利用D6571e进行语音压缩的数据处理过程正好相反，状态字中包含的是当前帧压缩所得到的字节数，CpU应连接接收规定数目的数据。
D6571e芯片具备工业标准的编解码器接口，可直接与串行pCm接口的音频编解码芯片相连，如美国国家半导体的tp3054（μ律）、tp3057（a律）等。本系统设计中音频编解码接口芯片采用了tp3057。tp3057工作所需的同步脉冲、采样时钟、数据信号等只需与D6571e的4根控制线相连即可得到。
由于D6571e的控制命令很丰富，在大容量语音记录仪的设计中，笔者利用D6571e实现数字音量控制、自动增益控制、变速回放、双音频信号产生和鉴别、来电显示等功能，省去了不少功能芯片、线路板面积，使昨最终设计成型的大容量语音记录仪体积如普通电话机大小。
1.2iDe硬盘的控制
利用单片机控制现有的硬盘，可极大地提高系统的性能价格比，因此本系统采用单片机控制硬盘进行语音数据的存储。
图2DK23aa-60硬盘引脚及定义
iDe接口的硬盘驱动器提供了两种数据传输模式：pio模式和Dma模式。由于pio模式控制相对容易，提供了一种编程控制输入/输出的快速传输方法。该模式采用高速的数据块i/o，以扇区为单位，用中断请求方式与CpU进行批量数据交换。在扇区读写操作时，一次按16位长度通过内部的高速pio数据寄存器传输。通常情况下，数据传输以扇区为单位，每传输一扇区数据产生一个中断。由于本系统语音压缩数据的最大速率只有9.6kbps，而相关资料报道采用pio写盘速度可以达到192kbps，完全可以满足本系统的要求。
本系统采用Hitachi（日立）公司DK23aa-60型号的笔记本硬盘。它具有6GB的存储容量，厚度仅有9.6mm，它的引脚及定义如图2所示。
iDe接口是一种任务寄存器结构的接口，所有输入输出操作均通过对相应寄存器的读写完成。iDe硬盘驱动器中的寄存器及地址分配见表1。表2为状态寄存器，它反映了硬盘驱动器执行命令后的状态。
表1iDe硬盘驱动器中的寄存器及地址分配
地 址寄存器名及功能CS1FXCS3FXDa2Da1Da0读操作写操作01000数据寄存器01001错误寄存器特性寄存器01010扇区数寄存器01011扇区号寄存器01100柱面号寄存器：低字节01101柱面号寄存器：高字节01110驱动器/磁头寄存器01111状态寄存器命令寄存器表02状态寄存器
D7D6D5D4D3D2D1D0BSYDRDYDwFDSCDRQCoRRiDXeRR状态寄存器中各位定义如下：
BSY：驱动器忙；
DRDY：驱动器准备好；
DwF：驱动器写失败；
DSC:寻道结束；
DRQ：请求服务，驱动器希望通过数据寄存器与CpU交换一字节数据；
CoRR：当可以纠正的读错误发生时，该位置1，数据传输将继续进行；
iDX：收到综引信号；
eRR：命令执行出错。
在向硬盘驱动器发出命令前，必须先检测硬盘驱动器是否忙碌（D7=1）。如果在规定时间内硬盘驱动器一直忙碌，则置超时错；否则表示硬盘驱动器空闲，可接受命令。
如果CpU要对硬盘写数据，首先CpU把必要的参数写入对应的地址寄存器，等待DRDY有效；然后将操作码写入命令寄存器，同时驱器设置状态寄存器的DRQ位，表示准备好接收数据，CpU通过数据寄存器将数据写入扇区缓冲区；当扇区缓冲区填满后，驱动器清除DRQ位，并置位BSY，驱动器将扇区缓冲区中数据写入磁盘；当写盘结束，清除BSY位，发中断请求信号DntRQ；CpU接收到中断信号后，读驱动器状态寄存器，同时将中断信号intRQ撤除。
如果CpU要对硬盘进行读数据操作，首先把参数写入地址寄存器和特性寄存器（如果需要）；然后把命令码写入命令寄存器，命令开始执行。这时驱动器置状态寄存器中的BSY为1，同时将硬盘上指定扇区内的数据送入扇区缓冲区。当扇区缓冲区准备好数据后，置位DRQ，清BSY，发中断请求信号intRQ。CpU检测到中断后，读取状态寄存器，测试eRR位，若等于1则转入出错处理；否则DRQ位为1，CpU从扇区缓冲区读取数据，数据读完后，驱动器复位DRQ位，然后驱动器重新设置BSY位。
1.3工作原理
基于iDe硬盘的大容量语音记录仪主要由单片机，D6571e、iDe接口笔记本硬盘、a律编解码芯片tp3057、可编程逻辑器件maX7128S、160×32LCD模块、键盘、时钟芯片、振铃检测芯片tCm1520a、电话线接口和电源等部分组成，系统原理框图如图3所示。
单片机选用winBonD公司的w78e52。它是整个系统的控制核心，完成对iDe硬盘、LCD等的初始化，接收D6571e压缩后的语音数据并存储在硬盘上，通过D6571e回放硬盘上的语音数据。w78e52是一款完全与8051兼容的8位单片机，它增加了watchdogtimer和内部电源管理等功能，并且是目前少数可运行在最高40mHz晶振的单片机之一。本系统中的单片机w78e52运行在40mHz晶振下，以提高运行速度。
整个系统的数字逻辑部分采用一片aLteRa公司的大规模可编程逻辑器件maX7128S，它完成单片机与iDe硬盘、D6571e、LCD显示和键盘的接口逻辑控制。可编程逻辑器件maX7128S的程序设计采用目前较为通用和流行的VHDL语言，用maX+plusii和FpGaexpress软件编译仿真完成。
一片D6571e完成对并联话机状态的监测。当D6571e监测到并联线路上有语音信号时，判断并联话机有去话；当振铃检测芯片tCm1520a检测到并联线路上有振铃时，判断并联话机有来话。当并联话机存储来话和去话时，D6571e开始记录语音，并将压缩的语音数据实时传送给单片机。单片机负责将语音数据存储在硬盘上，并附加上相关的日期时间、来去话标志、主被叫电话号码和通话时长等索引内容，以便查询使用。当本机需要回放语音记录或远程调度时，单片机将硬盘上的语音压缩数据通过另外一片D6571e解压转变成语音。
160×32LCD可显示16×16点阵的汉字两行，每行10个汉字。它主要用于显示系统的日期时间、提示信息或状态信息，方便用户的使用。
系统中键盘可实现本机对语音记录的回放选择以及对D6571e工作的预置值进行设定，如语音压缩率的选择、调节音量等。
远程调度电话线接口可实现远程监听和查询等功能。系统在检测到远程调度电话线上的振铃信号后，将模拟摘，同时向主叫播放语音提示。主叫可按照语音提示操作，即可监听到硬盘上的任意一段语音记录，甚至可以监听到系统正在记录的语音。
2系统软件设计
系统软件包含有主程序、中断服务程序和任务子程序等。
主程序主要完成对iDe硬盘、D6571e、LCD等的初始化，并检测任务表是否空，若不空则执行相应任务。图4所示为系统主程序流程图。
主人寄语图片篇2
系统原理及系统框图
本系统主要包括电话自动摘机和挂机电路，DtmF信号收发电路，语音提示电路，报警电路，键盘显示电路，人体信号检测电路，编码电路，无线发射电路，以及作为主核心的单片机控制电路，系统结构框图如图1所示。我们设定报警部分为本系统主体工作部分，即实时监控房内安全情况，在软件上表现为主循环，当有振铃信号或设定信号时才中断去执行相应操作。在此我们需要对人体的红外辐射敏感并且抗干扰(如小动物等)的传感器，为此我们选用被动式热释电红外探测器，并在它的辐射照面覆盖特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。设定部分的功能是存储报警时需要拨打的号码，并设定主人身份验证密码。为了系统的简洁采用液晶屏显示。
当红外线人体检测电路检测到有人体入侵时，编码电路将该检测探头的地址编码，并且经过无线发射电路将检测到有人体入侵的探头的地址发送给无线接收电路，经CpU译码后，LeD显示报警地址，同时发出声光报警或者向主任拨打预先设定的电话进行报警。
信号检测电路
信号检测电路主要由热释电红外检测探头SD02和BiSS0001信号处理电路组成。
信号检测电路如图2所示。配以滤波镜片和阻抗匹配用场效应管组成的热释电红外传感器，以非接触方式检测出来自人体的红外辐射并将其转换成电信号，经BiSS0001中的运放n1的前置放大、运算放大器n2的第二级放大，将直流电位抬高为内置电压Um后送到由比较器n4、n5组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Us。由于内置电压UH≈0.7UDD、UL≈0.3UDD，当UDD=5V时，可有效地抑制±1V的噪声干扰。n3作为条件比较器，当输入电压Uc小于内置电压UR(≈0.2UDD)时，n3输出为低电平封住了Us向下级递送。而当Uc>UR时，n3输出为高电平，打开与门n7，此时若有触发信号Us的上跳变前沿到来，则可启动延时定时器，同时Uo输出为高电平。比较器的域值选取很重要，域值太低易误报，太高则灵敏度低。
在定时周期tx内，BiSS0001的输出端2为高电位，则晶体管Vt1饱和导通，其集电极为低电位，将这一信号送到由单片机及无线发射电路组成的编码及无线发射电路，接到编码用的单片机的p0.0口，单片机将该探头编码后通过无线发射；在tx结束时，BiSS0001进入封锁周期ti，其输出端变为低电平，晶体管截止，其集电极为高电平。BiSS0001的1脚(a端)与电源相连，使信号检测电路处于重复触发。tx定时间隔可由BiSS0001的3脚和4脚上所接的电阻和电容来确定。信号检测探头仰角可在120。范围内调节，并通过改变仰角来进行实际探测距离的调节，我们可通过实际测试来调整，也可以调整信号检测电路中的可调电阻Rp来调整探头的检测距离，本设计电路可探测距离为30m。
编码电路岛无线收发射模块
编码电路和无线发射电路由单片机和收发一体芯片nRF401组成，其电路元件少，电路简单。
本设计中采用挪威nordic公司新推出的集发射接收为一体的nRF401无线数传芯片，它是一个为433mHziSm频段设计的真正单片机UHF无线收发芯片，采用FSK调制解调技术。采用高增益天线的情况下传输距离可达3000m。
编码及无线收发射电路如图3所示。通过at89C5l的p2.0口控制射频芯片的pwR_Up，使其为“1”时表示进入正常工作模式，为“0”时表示进入待机模式；p2.2接射频芯片的CS，控制发送接收频率，为“1”表示工作频率为434.32mHz。为“0”表示工作频率为433.92mHz。p2.1控制射频芯片的tXen端，使其为“1”表示进入发送模式，为“0”表示进入接收模式。
mt8880与at89C51及语音电路的接口
DtmF信号发送/接收电路采用miteL公司推出的专门用于处理DtnF信号的专用集成电路mt8880芯片，不仅具有接收和发送DtmF信号的自动拨号功能，还可以检测电话干线上拨号音、回铃音和忙音等信号音。适合与单片机接口，电路简单。
mt8880内部有5个寄存器，分别为接收数据寄存器、发送数据寄存器、收发控制寄存器CRa和CRB以及收发状态寄存器。在本设计中，仅采用发送数据寄存器、收发控制寄存器CRa和CRB发送DtmF信号实现自动拨号功能。发送数据寄存器中的数据决定要发送的双音频信号的频率，因此只能向发送数据寄存器写入数据。两个收发控制寄存器占用同一个地址，因此根据CRa中的寄存器选择位的值决定是否对CRB进行操作。
iSDl420语音芯片采用直接模拟存储技术，且录放音质极好，并有一定的混响效果；它的元件简单，仅需简单的阻、容器件即可组成简单的录、放音电路；无须后备电源，信息存储时间长，不需要专用的编程器及语音开发器；具有较强的选址能力，可把存储器分成160段来管理，形成最小的录放时间为125ms。在本设计中，因需要四段报警提示语音，因此在语音分段方法设计时均将每段语音设为5s，其起始地址分别为00000000B、00101000B、01010000B、01111000B。
iSDl402的数据口a3、a4、a5、a6分别接单片机端口扩展芯片8255的pB0、pB1、pB2、pB3口，a0、a1、a2、a7接地，pLaYL接8255的pB5脚，Sp经电容C14将语音信号偶合后送去电话接口电路。当按下开关SB1，录音指示LeD发光并同时开始录音。当有警情时，单片机控制DtmF信号发送/接收电路自动拨打电话，电话接通后单片机根据不同的探测器送来的信号向iSDl420发送要放哪一段录音的指令和
放音指令。iSD1420则将语音信号送到电话接口电路，等待放音完毕以后，单片机发送挂机命令，报警完毕。
mt8880的Do～D3口分别接8255的pa0～pa3口，CLK2接pa4口，R/w接pa5口，RSo接pa6口，CS接pa7口，iRQ接主控电路处理器89C51的to口，用来记录各种脉冲的个数。来自语音电路的信号经过R44送到电话线上去。继电器K用来控制摘挂机，晶体管的B极接主控电路处理器89C51的p1.2口，当p1.2为“1”时，V2导通，继电器K闭合，电话接通，当p1.2为“0”时，V2截止，电话挂机。
主控电路处理器89C51的p0口分别接8255的Do～D7口和74HC373的Do～D7口，74HC373的Q0和Q1分别接8255的a0和a1，89C51的p2.5、p2.6、p2.7分别接74HCl38的a、B、C口，74HCl38的Yo接8255的CS端。
软件设计
1.信号音的识别方法
系统在巡检到警情信号后就模拟摘机。为了识别模拟摘机后电话系统是否处于可拨号的状态、电话拨完号码后电话是否接通以及对方是否摘机接听电话等几种状态，系统必须进行信号音的识别。为了识别信号音，必须知道各种信号音的特性。各种信号音特性如下。
拨号音：450±25Hz连续蜂音。
忙音：0.35s断0.35s通的450±25Hz蜂音，音段周期为0.7s。
回铃音：4s断ls通的450±25Hz蜂音，音段周期为5s。
这些电话信号均是模拟信号，然而单片机是无法识别模拟信号的，故必须先将模拟信号转换为脉冲信号，然后再根据脉冲信号的脉冲个数进行识别。这些电话音频信号的脉冲个数计算公式为n=tm/t。其中，n为每音段周期的脉冲个数；t为电话音频信号的音频周期，单位为s；tm为信号音段周期的导通时间，单位为s。
在实际使用中，主要需要识别拨号音、忙音和回铃音。分析这3种信号的特性可以看出，在一定的计数时间内，其脉冲个数是不一样的。在本设计中采用2s计数判断拨号音，采用2.8s(即4个忙音周期)判断是否为忙音。随后采用1s为一个计数单元，采用计五次后的累加脉冲数来判断对方是否接听电话。若有，则放相应的报警提示语音；否则再计1s，然后计算最后5s内的脉冲数，再次判断对方是否摘机。如此反复。直到超过等待时间仍没有人接听电话就挂机。由于干扰和一些其他因素的存在，难免会有误判的现象而导致漏报警情。因此采取在所有预先设定的电话至少有一个拨通就只拨一遍。如果全部投拨通或者没人接听则把所有预存电话重拨一遍，这样漏报报警的概率就非常低以致可忽略不计。
2.软件流程图及拨号程序
自动拨号程序的流程图如图4所示。
3.编程过程中应注意的几点
首先，mt8880的DtmF产生器是发送部分的主体，它产生全部16种失真小、精度高的标准双音频信号，这些频率均由3.579545mHz晶体振荡器分频产生。电路由数字频率合成器、行/列可编程分频器、开关电容式D/a变换器组成。行和列单音正弦波经混合、滤波后产生双音频信号。通过DtmF编解码表把编码数据写入mt8880发送寄存器产生单独的fLow和fHiGH，一旦编码错误就会导致拨号失败，故在编程过程中要十分小心。
其次，在摘机后应延时一段时间再去判断摘机音，因为本系统采用机械继电器实现自动摘机，故应考虑继电器的响应时间。最后，一个电话号码拨完后不能立即拨下一个电话号码，应保证挂机的最短有效时间以确保前一电话号码确实已挂机，否则拨下一个电话号码时会没有拨号音。
主人寄语图片篇3
GpiB（GeneralpurposeinterfaceBus）接口总线最早由美国Hp公司倡导实施，命名为HpiB。由于它良好的接口特性，很快在国际范围内得到广泛的应用，并被美国电气与电子工程学会命名为ieee488，在英国和日本等国家则称为GpiB。虽然有多种叫法，但实际上除了机械标准有所不同外，其实质完全相同。它犹如一座桥梁，将配置GpiB总线接口的仪器与计算机紧密地结合起来。用它组成的系统方便、灵活、功能强及适应性好，可方便地应用到科研、工程、医药工程、医药及测试等领域。
美国ni公司生产的GpiB专用芯片tnt4882具有功能强、体积小、传输速度快及易与微处理器接口等特点，备受用户的青睐。笔者运用tnt4882成功地开发了具备GpiB总线接口的多路程控电源。
图1tnt4882引脚图
1tnt4882芯片简介
1.1tnt4882引脚说明
tnt4882是nt公司开发的100脚pQFQ封装的GpiB专用集成芯片，是ieee488.2标准和GpiB收发功能的集成，且具有HS488增强功能。它的引脚如图1所示。
VDD：电源，接+5V；
GnD：电源地；
XtaL0、XtaL1：外接时钟振荡器引脚；
Data15～Data8（aBUS）、Data7～Data0（BBUS）：数据线，是tnt4882与外部CpU进行数据输入/输出的双向总线，分为aBUS和BBUS，便于进行8位或16位数据操作；
aBUSn：aBUS使能；
BBUSn：BBUS使能；
aBUS_oen：当前正在通过aBUS读数据；
BBUS_oen：当前正在通过BBUS读数据；
CSn：片选；
aDDR4～0：内部寄存器地址线；
RDn：读信号；
wRn：写信号；
CpUaCC：指示tnt4882可以进行总线操作延时；
RDY1：指示tnt4882完成当前总线操作；
DRQ：Dma申请信号；
DaCKn：Dma申请应答信号；
BURSt_RDn：连续读信号；
FiFo_RDY：当前tnt4882内部FiFo至少已有8个有效数据；
intR：中断申请信号；
RaGeD：地址映射选择，有效则映射内部寄存器到不同的地址；
moDe：tnt4882工作模式选择；
Swapn：模式切换；
ReSetn：复位；
taDCS：指示当前tnt4882选中为讲者；
LaDCS：指示当前tnt4882选中为听者；
tRiG：指示当前tnt4882接收到外部触发信号；
DCaS：指示当前tnt4882接收到设备清零信号；
Rem：指示当前tnt4882进入遥控状态；
GpiB数据线8根：Dio8n～Dio1n，用于GpiB地址和命令，传递数据；
GpiB管理总线5根：atnn（attention，注意）线、iFCn（inteRFaCe-CLeaR，接口清除）线、Renn（RemoteenaBLe，程控使能）线、SRQn（SeRViCeReQUeSt，服务请求）线、nDaCn（notDataaCCepteD，未接收到数据）线；
GpiB挂钩总线3根：DaVn（DataVaLiD，数据有效）线、nRFDn（notReaDYFoRData，未准备好接收）线、nDaCn（notDataaCCepteD，未接收到数据）线。tnt4882利用以上3条总线进行握手信息和数据传送，以确保信息和数据的与传送准确无误。
1.2tnt4882内部结构
tnt4882有三种模式：单片模式、turbo+7210模式及turbo+9914模式，而且turbo+7210模式和turbo+9914模式可以转换到单片模式。单片模式是最简单、最快速的结构。在设计中，选用单片模式。单片模式内部组成模块如图2所示。
单片模式内部结构由1个片内iSa逻辑接口，1个片内读/写控制器，1个片内先进先出的缓冲区，1个定时/计数器，1个片内中断控制器，1个可配置状态寄存器，1个ieee488总线监视器，1个ieee488总线功能接口，1个HS488电路功能接口，1个ieee488收发器及1个ieee488总线组成。
2tnt4882功能控制和数据传送/接收方式
2.1tnt4882功能控制
tnt4882功能控制是通过写命令字的方式实现的。这些命令字包括tnt4882复位、初始化、寄存器的读/写及中断请求等命令。tnt4882内部有40多个用户可访问的8位寄存器。对这些寄存器的访问是通过填在寄存器的读/写命令的地址进行的。这些寄存器包括基本配置、FiFo、中断控制、定时/计数器、状态寄存器、挂钩和管理寄存器等。
2.2tnt4882数据传送/接收方式
当传送数据开始时，tnt4882完成初始化。tnt4882初始化结束后，上位机和tnt4882进行数据传送。上位机传送计数器用来寄存上位机和FiFo之间所要传送和接收的字节数。由ntn4882计数GpiB接口传送和接收的字节。在上位机和FiFo间每传送一个数据，上位机接口便将上位机传送计数器的传送计数值减一，并查询计数值是否等于零。如果计数值等于零，上位机开始检测结束条件，判断是否结束。如果结束，数据传送完成；否则，等待。
图4tnt4882与微控制器接口原理图
3tnt4882在多路程控电源中的应用及软件流程
多路程控电源是为航空航天电子设备及系统的自动测试设备（ate）的技术需要而设计和研制的，是目前在高性能的航空航天自测系统中不可缺少的配套设备之一。该程控电源的输出不但可满足目前国内、国外不同供电体系的技术需要，而且还配套输出多路的辅助电源，以满足用户的特殊需要。考虑到多路程控电源的通用性，且适于国际接口标准，在研制中加一GpiB总线接口，以使我们的多路程控电源能用在不同的控制系统中。多路程控电源硬件图如图3所示。
多路程控电源由数据采集、微控制器、电源模块、GpiB总线接口及上位机组成。多路程控电源输出的模拟量经变换后送到a/D转换器进行转换，转换成数字量送到微控制器处理，同时微控制器还采集开关信号。微控制器对采集的信号处理后，通过GpiB总线送至上位机，实现上位机对电源状态的实时监控；同时，上位机可以通过GpiB总线发送控制命令到微控制器，实现上位机对多路程控电源的程控。
3.1tnt4882与微控制器接口及编程
tnt4882的D0～D7与89C51的p0口直接相连，aDDR0～aDDR5与微控制器的地址a0～a5相连，CS作tnt4882的片选信号，与在线可编程逻辑器件相接。wR、RD与微控制器的读、与直接相连，对读、写寄存器进行读、写操作。由于tnt4882的中断为高电平，与at89C51的中断申请极性相反，故需要通过反向后，才可与微控制器的中断int连接。
在本多路程控电源系统中，有两个晶振：一个用于产生微控制器工作时钟，一个用于产生tnt4882的工作时钟。图4是tnt4882与微控制器的接口原理图。
用mCS51汇编语言编写的GpiB收、发数据子程序见网络补充版。
3.2上位机编程
采用面向仪器与测控过程的交互式C/C++开发平台——Labwindows/CVi(CforVirtualinstrumentation)语言。它是一种将C语言平台与测控专业工具库有机结合起来的开发平台。它不仅具有集成开发平台、交互式编程方法、功能面板和库函数，而且还有简单明了的友好图形设计界面、完善的开发系统兼容性以及灵活的程序调试手段，为熟悉C/C++语言的开发人员建立数据采集系统、测量系统、检测和过程监控系统提供了极大的便利。图5是上位机控制程序流程图。
多路程控电源与上位机通信的一个应用程序见网络补充版。
主人寄语图片篇4
1引言
生物识别技术是目前最为方便与安全的识别技术。生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，它认定的是人本身，由于每个人的生物特征具有与其他人不同的唯一性和在一定时期内不变的稳定性，不易伪造和假冒，所以利用生物识别技术进行身份认定，安全、可靠、准确。
说话人识别技术是生物识别技术的一种，人的声音具有唯一性，依靠声音来识别准确可靠。语音电子门锁就是利用了生物特征中的声音特征对说话人进行识别，主要是由说话人识别模块（包括语音信号采集前端电路、语音电子门锁控制器、语音电子门锁管理器和红外开启电路）和普通的电磁门锁模块构成。说话人的声音通过麦克风进入说话人语音信号采集前端电路，由语音电子门锁控制器对采集的语音信号进行特征化和语音处理，提取说话人的个性特征，并进行存储，形成说话人特征数据库。在识别时，通过待识别语音与说话人特征数据库的精确匹配，实现说话人识别，对门锁进行控制。在语音电子门锁系统中，使用铁电存储器（FRam）Fm20L08作为系统的程序和说话人特征数据库存储空间。当系统上电时，由固化在tmS320VC5402内部Rom中的引导装载（bootloader）程序从FRam中读取运行程序代码到内部的Ram中，实现语音电子门锁系统的脱机独立运行，同时，需要实时更新的说话人特征数据库也被保存在FRam中。
2Fm20L08FRam的特点
FRam是Ramtron公司近年推出的一款掉电不挥发存储器，它结合了高性能和低功耗操作，能在没有电源的情况下保存数据。FRam存储器技术的核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取存储器(Ram)和非易失性存储产品的特性。铁电晶体材料的工作原理是:当把电场加到铁电晶体材料上，晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态。晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态。一个用来记忆逻辑中的0，另一个记忆1。中心原子能在常温、没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存数据。由于在整个物理过程中没有任何原子碰撞，FRam拥有高速读写、超低功耗和无限次写入等超级特性。
Fm20L08是Ramtron公司近年推出的一款存储容量为128k╳8bitsFRam，其主要特点如下：3.0-3.65V单电源供电；并行接口；提供SoiC和Dip两种封装；功耗低，静态电流小于10μa，读写电流小于15ma；非挥发性，掉电后数据能保存10年；读写无限次。
Fm20L08引脚结构如图1：
/Ce1：片选
Ce2：片选
/we：写使能
/oe：输出使能
a0-a16：地址端
DQ0-DQ7：数据端
VDD：电源
VSS：地
Fm20L08FRam与一般的SRam在使用过程中有所差别。Fm20L08在/Ce1为低电平且Ce2为高电平时被选中，每一次访问都必须确保/Ce1的由高向低的跃变。由于铁电存储器使用的技术比较特殊，在操作过程中有预充电过程。预充电操作是为新访问记忆体的一个内部条件，所有记忆体周期包括记忆体访问和预充电，预充电是由/Ce1引脚为高电平开始，它必须保持高电平至少为一特定的最小时间。
3语音电子门锁系统
语音电子门锁系统主要由语音电子门锁控制器、红外开启电路模块、语音电子门锁管理器和普通电磁锁组成。
语音电子门锁控制器是语音电子门锁的处理核心，主要完成语音电子门锁的说话人语音特征的提取、存储以及进行说话人识别。语音电子门锁控制器主要是由tmS320VC5402、tLC320aD50C、pS767D318、iSp2032Ve和Fm20L08等芯片组成。图2为系统中语音电子门锁控制器硬件接口原理图。
tmS320VC5402是德州仪器公司近年推出的一款性价比极高的DSp芯片。它采用改进的哈佛结构，程序与数据分开存放，内部有8条高度并行性的总线。片上集成有在片的存储器和外设，以及专门用途的硬件逻辑，并配备有功能强大的指令系统，使得该系列芯片具有很高的处理速度和广泛的适应性。再加上采用模块化设计以及先进的集成电路技术，芯片的功耗小，成本低，在推出之初便受到业界人士的普遍欢迎。在语音电子门锁系统中，tmS320VC5402主要完成说话人语音特征的提取以及用户在使用时的语音特征的比较、确认。
tLC320aD50C是德州仪器公司生产的一个16位、音频范围（采样频率为2K～22.05KHZ）、内含抗混叠滤波器和重构滤波器的高性能音频信号编码解码芯片，它有一个能与DSp芯片相连的同步串行通信接口（Spi）。
tLC320aD50C片内还包括一个定时器（调整采样率和帧同步延时）和控制器（调整编程放大增益，锁相环pLL，主从模式）。tLC320aD50C内部有7个数据和控制寄存器，其中，用户可以通过操作其中4个寄存器（寄存器1、寄存器2、寄存器3和寄存器4）编程控制它的工作状态。在语音电子门锁系统中，tLC320aD50C主要完成语音信号的数字化采样，并将转换完的数据传给DSp进行后续处理。
pS767D318也是德州仪器公司生产的电源转换芯片，其输入电压为5V，输出电压为1.8V和3.3V，最大输出电流为1a，带过热保护功能。由于tmS320VC5402是低电压器件，并且要求两路供电，所以电路中需要专门的电源芯片。
iSp2032VeCpLD是LattiCe公司生产的一种低电压3.3V器件，可用逻辑门1000个，可以通过专用下载线连接到pCB板上的JtaG接口进行在线编程。系统中，iSp2032VeCpLD主要完成时钟分频和tmS320VC5402与Fm20L08之间的逻辑转换。
此外，整个语音电子门锁系统还包括红外开启电路模块、语音电子门锁管理器模块和普通电磁锁模块。
红外开启电路主要用来判断是否有用户到来，同时启动整个语音电子门锁的电源管理系统；语音电子门锁管理器模块主要由键盘控制电路和系统操作语音提示电路组成，其中，键盘控制电路由用户编码键、训练键、删除键、确认键和取消键等组成，语音电子门锁管理者通过操作管理器完成对楼宇中住户信息进行日常管理，例如进行用户初始化训练（提取说话人语音特征）、增加用户和删除用户信息等，系统操作语音提示部分主要
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一、活动背景
在这百花盛开的六月，孩子们即将离开生活六年的母校。最近，班上悄然流行的一本本同学录，让我深深地感受到孩子们对小学的不舍与和对即将到来的初中生活的憧憬。的确，小学毕业才意味着真正的走完多彩的童年，走向如花的少年时代，具有里程碑式的意义。
二、活动目的
通过简单而又庄严的毕业仪式，激发毕业班同学对小学生活、学习的怀念，增强学生对母校的留恋、感恩之情，培养学生的光荣感、自豪感和使命感。
三、活动准备
1、每个学生准备两种照片：一是刚读小学时的照片，一是现在的照片。
2、准备相关的活动，做好成长纪念卡，邀请家长、科任老师、校长参加。
3、制作课件，主持人做好准备。
四、活动过程
第一环节：照片引出父母恩
1、小组内分享课前准备的两种照片：刚读小学时的照片和现在的照片。大家在笑声中感受生命神奇的成长，感激父母的养育之恩。
2、采访家长说说自己看到小孩这种变化的感受。
【设计意图：那张张小时和长大后对比鲜明的熟悉照片和灿烂的笑脸，让孩子一下子就沉浸在生命成长的神奇中，沉浸在六年来的往事中；而父母沉甸甸的爱和辛苦的养育之恩在采访家长的互动中自然会展露无遗！】
第二环节：游戏激活师生情
1、游戏名为“猜猜我们的骄傲”，规则是，将班里孩子们的荣誉、班集体的荣誉写在纸条上，放在纸箱内。每组派一名同学举手，谁先举手，回答权就交给那一组。让同学们猜一猜，是哪个同学获得的荣誉，或者是我们班级在什么时候获得的荣誉。
2、班主任寄祝福语。
【设计意图：在轻松的游戏中，同学们六年来的成长足迹一点一滴的浮现在孩子们的眼前。曾经拼搏奋进、团结一心、“班级光荣我光荣”的往事定将平时深埋在大家心底的情感一一激活。】
第三环节：赠礼以表学子心
播放学校校园景观宣传片，浏览美丽的校园，感受校园迷人的景色。学生代表致辞并赠送纪念礼物给母校！
【设计意图：在优美的音乐中，那些平凡得可能被眼睛忽视的风景，从大屏幕里一一呈现时，活动气氛将会推向高潮，这就是我们一起生活六年的母校啊！而这一切美丽的景色将成为记忆被珍藏！】
第四环节：寄语激励我成长
1、校长寄语后亲自为每一位同学颁发印有我校校微的毕业彰及成长纪念卡，全体合照留影。（成长纪念卡就是课前师生一起将每个孩子最大的优点进行归纳分类并亲自制作的卡片。）
2、全班集体朗诵《少年中国说》。
【设计意图：空洞的说教永远比不上这样事实教育的力量。这一环节就是孩子们在庄严的氛围中，让师长们见证自己已经不再是无知懵懂的儿童，而已成长为光荣的少年！而校长充满鼓励、祝福的寄语和成长纪念卡定能让孩子充满自信地迎接初中生活的到来。】
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这无疑是一本具有文化贡献意义的书。它的创造性在于:
其一,它是我国第一部以清代手绘明信片为实证载体研究我国晚清史的著作。本书中,那些被京津画师摹绘在明信片背面的手绘图画,犹如历史拼图,拼接出了长长的晚清帝国线性衰亡史。作者在成为研究这笔民族财富的首倡者与亲历者的同时,呼吁当今人们重视这一再现了中国晚清社会面貌的“图录历史”。富于创意的是,该书以清朝抢眼的明黄色作封面,使形式与内容达到一致:告别以往人们讲述清朝江河日下处境的沧桑感,摒弃挽歌情怀,作者郭冬将鸦片战争的炮声,视为近代中国崛起的呐喊,指出对1840年这一历史分期节点的新认识:“1840年既是晚清历史的开始,也是中国近代史的发端……从断代角度看,晚清作为大清帝国的历史,已是盛极而衰之‘衰’那一段了,晚清史就是衰亡史;从近代史角度看,1840年的鸦片战争,不是中国落后的开始,西方列强武装打断封建社会自然进程的同时,也导扬进了先进的自然科学、人文社会科学之风,这是中华民族觉醒崛起的开始,国家振兴的发端”,不乏学术亮点。
其二,它是国内外第一本记述清代手绘明信片研究成果的书。上世纪八十年代初,王泰来开始收集清代民间画师绘有图画的明信片。那是百年前参与了对华作战、经商、传教、摄影、新闻、外交、探险等诸种活动的西方人,寄给他们亲人的清代手绘邮资片,集邮家王泰来以国际国内拍卖、交换邮品等各种形式,将这些片片索回到故乡。他的努力得到回馈――他以清代手绘明信片形式编组的邮集《清末纪事》获得2001年中华全国集邮展览一等奖加特别奖。本书正是在《清末纪事》的百枚清代手绘明信片基础上,遴选、扩展并重新构思立意,划板分块,加注解说词而形成的。
本书的研究成果,包括对清代手绘明信片的界定,对绘制者、策划者的判断,对使用情况的研究,以及对价格的考察。作者对每枚手绘明信片都注明了版别、邮路、戳记、收寄局、到达局等邮识。
王泰来对清代手绘明信片的界定是:十九世纪末期到清王朝覆灭期间,中外邮政机构在中国国土上发行使用的、背面有手工彩绘的明信片,统称清代手绘明信片,俗称手绘片。后来,这称谓作为词条,被收入《中国集邮大辞典》。作者从画面描绘的历史事件、地域风情,作出了“绘制的艺人群体主要在天津”这一推断;从实寄片的邮戳,作出了“至德国邮路有以下两个:一是经西伯利亚到德国,另一条是水路,由上海至香港经印度洋、大西洋到欧洲诸国”等结论;从当年实寄德国的手绘片多于其他国家的现象,提出了天津邮政部门的德国职员“最先策划在邮资片上加绘彩图并付之实施”这一可能性。这些研究成果,为今人研究历史提供了可贵的资料与设想。
其三,本书是第一本将民间画师付诸明信片的手绘成果作为研究对象的书。面对今日已经十分注重开掘史料研究的多学科专家忽略手绘明信片存在的史实,本书明确指出了手绘明信片当年存在的意义:尽管“它的声音实在、实在微弱,与西方列强用枪炮送来的西学强音不能对等”,然而还是“飞扬过海向西方人传播了中国传统文化,作为‘中学西传’的渠道之一,在无意中与西方文化完成了对接交流的互动”,并出人意料地赢得了西方世界的注意。这种富于创造性意义的定位,显然为那些记录了晚清帝国告退前后一瞬的清代民间画师赢得了一席之地。本书将画师的创作分列成“如此官场”、“抗击列强”、“西风东渐”、“市井人家”、“戏出儿”等11个板块,在评述时,不仅超越手绘明信片原作者的意图,对画面内容进行更为深刻的思想开掘,而且实事求是地评价了民间画师以及画坊的艺术水平。
其四,本书是第一本将手绘明信片信件内容作为研究对象的书。手绘片中的信件内容,成为我们今天研究在华外国人与侵华官兵思想状态的第一手资料。由于年代久远,彼时人们对语言的运用与书写习惯不大同于今天,有些字迹潦草难以辨认,有些实寄片经历遥远邮路而模糊不清,作者便找到相关国家的高龄老人对明信片文字进行辨认。在本书手绘片的寄信人中,有恪守侵略立场者,如赞扬1896年在中国黄海风暴中亡故的伊尔底斯号炮舰侵略官兵“遇难时高呼:皇上万岁,祖国万岁”(图13《伊尔底斯纪念碑》),欣赏侵略兵用“竹子抽打”中国人的画图并“将明信片转给有关的熟人”(图18《》);有借战争之机发泄者,如告知朋友体会的“在中国就是这样,而且越来越棒”(图80《挽着敌人的臂膀》);有厌战者,如德国远东派遣军野战军38师军需部军人向另一军人倾诉“三个月来,我就坐在这儿,哪儿也去不了,整天沉浸在打牌、喝酒中”(图54《踢踺》);有思亲思乡者,如“昨日已经写了一信”,今日又“找到了我在毕伦史泰茵的照片,如你们所愿寄上在piccol的照片”,以此表达对父母的深切思念(图44《放风筝》);有崇拜中国者,如寄信人埃文・沃尔夫盛赞中国:“这是我迄今为止见到过的最有意思的城市,或许我还要在中国内地做一次旅行(图99《打面缸》);有关注中国国情者,如寄往伦敦的信充满同情地评说了手绘片上偷奸受刑的男女:“他们离得很近,又很远”(图10《的代价》)……这些内容迥异的手书,成为映照当年在华侵华者情感、信仰、心理世界的镜子,给后人(侵略者与被侵略者)留下了厚重的研究课题。
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关键词:数字电位器;mCp41010;止鼾器;Spi总线;at90S8535
中图分类号:tp274文献标识码:B
文章编号:1004-373X(2010)04-187-03
applicationofDigitalpotentiometermCp41010inSnore-ceasingequipments
JinGui,maXianguang,DenGLing
(CollegeofBiomedicalengineering&medicalimaging,thirdmilitarymedicalUniversity,Chongqing,400030,China)
abstract:applyingmCp41010digitalpotentiometerofdesignedsnore-ceasingequipments′sconstantcurrentpowersupplycircuittochangethestimulatecurrentofconstantcurrentsourceonhumanbody,soastochangethecurrentaccordingtoadaptationofstimulatecurrent.theprincipleandfeaturesofmCp41010digitalpotentiometersproducedbymicrochipCompany,andtheinstructionformatarealsointroduced.ConnectingmCp41010withi/ointerfaceofat90S8535andsimulatingSpiofmCp4010tochangetheresistance.Resultsprovethatitgainsgoodeffects.
Keywords:digitalpotentiometer;mCp41010;snore-ceasingequipment;Spibus;at90S8535
0引言
mCp41010是microchip公司生产的一种集成数字电位器。它在单一芯片上集成一个10kΩ数字电位器,电位器的滑动端共有256个离散的调节节点,并有一个8b的e2pRom数据寄存器,直接控制滑刷在电位器上滑动端的位置。用户可以通过相应指令往数据寄存器写8位字,调节精度可达256。mCp41010芯片具有工业标准的Spi同步串口,可以实现寄存器操作,从而改变滑刷的位置。
1mCp41010概述[1]
mCp41010采用8引脚双列直插封装,其引脚排列如图1所示。其中pw0为电位器滑动端;pa0,pB0为电位器的两个终端;SCK,Si为Spi总线的串行时钟和串行数据线。mCp41010工作电压为2.7～5.5V。上电复位时,数据寄存器自动设定为80H,滑动端pw0指向pa0与pB0的中间。
图1mCp41010芯片引脚图
1.1mCp41010的内部结构
mCp41010的内部结构如图2所示,从图2中可以看出,此芯片内含有:Spi总线接口、一个pot(电位器)。pot内有一个8b滑刷控制数据寄存器。
图2mCp41010内部结构
1.2mCp41010的控制方式
mCp41010具有Spi总线接口,采用简单的2B指令结构。它的控制方式非常简单,可以采用Spi总线通信,也可以采用软件模拟Spi总线时序。
2mCp41010的指令格式
mCp41010的指令非常简单,由两段组成(如图3所示),每段均有一个字节:第一段为命令字节,第二段为数据。命令字节中第2,3位和6,7位为无效位,不用对其操作;C1,C0为指令选择位;p1,p0为电位器选择位,由于mCp41010只集成了一个电位器,所以p1,p0必须设为01。在mCp41010中,C1,C0为01时为写数据指令;C1,C0为00或01时为空操作;C1,C0为10对应关闭模式用于mCp42XXX系列数字电位器。在mCp41010中写命令字节通常为0x11,数据字段为8b/s数据,可以置滑动端到256个端点中任何一个,因此精度非常高[1]。
图3mCp41010双字节指令格式
mCp41010的指令序列传输示意图如图3所示。先写命令字节再写数据字节。CS为数字电位器片选端,只有CS为低电平时,命令字和数据字才能进入16位移位寄存器。当CS出现上升沿时,移位寄存器的值进入数据寄存器,从而改变了电位器阻值。SCK为时钟线,数据在SCK的上升沿进入Si数据线。器件会在CS上升沿时自动监测CS低电平时SCK的脉冲数,也就是上升沿的个数,只有时钟数为16的倍数时,命令才能执行,否则命令失效。一个完整的mCp41010写时序包括以下几个部分[2]:
(1)起始位。以CS为低电平,SCK出现上升沿为起始标志。
(2)传送mCp41010的命令字段。
(3)传送8b的数据字段。
(4)停止位。以SCK为低电平,CS出现上升沿为Spi总线传输结束标志[3]。
3在止鼾器电路中的应用
在设计的止鼾器电路中,最后一级是恒流源电路,此电路主要是在刺激脉冲的作用下为人体电阻提供电流刺激,电流经刺激电极(贴在患者颏舌肌和支配颏舌肌的前表面)通过患者身体,以达到松弛颏舌肌,让患者气道通畅的目的。但是不同人对刺激电流的敏感程度不同,因此需要仪器在工作过程中不断调节恒流源电流的大小[2]。于是在电路中使用了数字电位器mCp41010。
图4即为在止鼾器的恒流源电路中mCp41010与单片机at90S8535的连接图。图4中运放U2a、三极管Q7以及mCp41010构成了恒流源电路。a,B两点是刺激电极接到人体中。此电路可以为不同人体提供恒流。mCp41010代替了机械电阻,它的pw0端与pa0端短接接地,pB0端接到横流电路中,通过它可以改变恒流的大小,增加或减小刺激人体的电流[4,5]。
图4mCp41010与单片机的连接示意图
在电路中使用了aVR单片机at90S8535的几个i/o引脚与mCp41010连接,模拟Spi总线时序,控制电位器的组织。单片机的pD5,pD4,pC7引脚分别与电位器的CS,SCK,Si脚相连。图5为单片机写mCp41010的子程序流程图[6]。
图5写mCp41010子程序
单片机控制mCp41010的C语言程序如下[7]:
voidwriteDp(uchardata2)
{
uchardata1=0x11;
ucharj;
DDRC=DDRC|0x80;
poRtC=poRtC|0x80;
DDRD=DDRD|0x30;
poRtD=poRtD|0x20;
poRtD=poRtD&0xeF;
poRtD=poRtD&0xDF;
for(j=8;j!=0;j--)
{
poRtC=data1&0x80;
poRtD=poRtD|0x10;
poRtD=poRtD&0xeF;
data1=data1
}
for(j=8;j!=0;j--)
{
poRtC=data2&0x80;
poRtD=poRtD|0x10;
poRtD=poRtD&0xeF;
data2=data2
}
poRtD=poRtD|0x20;
}
4结语
使用数字电位器的主要优势是定位精度高,不受机械振动影响,并可以通过程控来实现半自动化调节[8]。使用数字电位器的缺点是不能连续调节,对于离散多档位调节场合,使用是非常方便的。数字电位器mCp41010调节精度达到256档,相比其他64档数字电位器,精度有了大大提高。此外,它采用Spi总线接口,只需2B指令读写时序,并且在写完1B指令后无需接收应答信号,给软件模拟时序带来极大方便,这是它的优势所在。但是mCp41010在一片芯片上只集成了一个电位器,使用资源较少,因此可以使用同系列的产品mCp42XX系列(内部集成4个电位器)[9]。在阻值需要连续调节的场合可以采用以下措施[10]:
(1)多芯片级联使用,以增加有效档位;
(2)两个数字电位器配合使用,一个作为粗调,一个作为细调,两者搭配,可以得出许多种适合不同需要的组合。
参考文献
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[2]金贵,马显光,陈仕国,等.基于at90S8535单片机的智能止鼾器研究[J].医疗装备,2007,20(11):8-10.
[3]马显光,杨桦,蒋洪,等.鼾声自动治疗机的研制[J].中国医学物理学杂志,2006,23(3):213-215.
[4]郑伟,刘文耀,王金涛,等.X9241数字电位器的原理及在DSp中的应用[J].国外电子元器件,2002(5):18-20.
[5]梁剑波,刘加树,张世莉.恒流功率放大器及其应用[J].微电子学,2004,34(2):135-137.
[6]张军.aVR单片机应用系统开发典型实例[m].北京:中国电力出版社,2005.
[7]郑胜峰,范文晶,李智秀,等.软件模拟i2C时序的通信实现[J].电子质量,2008(8):21-22.
[8]王秀彦,宋吟蔚,宋国荣,等.数字式自动增益放大电路[J].仪表技术与传感器,2008(8):75-78.
主人寄语图片篇8
【关键词】DSp；USB；声音信号；信号采集
1.引言
在智能交通系统的众多交通信息中，交通流特征参数信息是最根本的，它们通过车辆检测器来获取，这些特征参数的检测数据是交通管理部门制定政策、采取措施和对交通设施进行规划、设计的最为科学、客观的依据。本论文将声信号、大地振动信号作为测量和研究的对象，突破现有交通信息检测的固有思路，开辟了交通信息检测技术研究的新领域，对高速公路管理部门及时掌握高速公路交通流信息，快速地做出处理、救援、管理决策，减少事件造成的直接、间接损失，提高高速公路运营效率具有重大意义。在国内用声学信号对交通流特征进行处理的研究尚未见到报道。国际上只有日本在把声音信号作为对交通事故中视频信号的启动信号（在撞击和紧急刹车过程中产生了大强度，频率范围很大的声音信号，通过处理后可以作为为视频系统的启动信号）。美国用于军事上的智能地雷系统，其中的地雷装有声音处理装置，能够分辨敌我车型，使地雷具有智能化。而应用语音信号对于交通流特征进行提取，具有很强的新颖性，较高的学术价值及应用价值。本文介绍的就是基于DSp的声音采集系统的设计。
2.硬件系统设计
本系统的硬件原理框图如图1所示。主要包括数字信号采集与处理模块，信号传输模块，逻辑控制和地址转换模块。本系统中央处理器选ti公司的tmS320VC5402DSp芯片，它具有先进的多总线结构（1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线）；40位算术逻辑运算单元（aLU），包括1个40位桶形移位寄存器和2个独立的40位累加器；比较、选择、存储单元（CSSU），用于加法/比较选择；指数编码器，可以在单个周期内计算40位累加器中数值的指数；双地址生成器，包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术运算单元（aRaR）；单指令重复和块指令重复操作；块存储器传送指令；32位长操作数指令；同时读入2或3个操作数指令；能并行存储和并行加载的算术指令；条件存储指令；从中断快速返回指令等特点，完全满足系统的设计需要。
2.1数字信号采集与处理模块
上位机与目标DSp芯片的通信，通过JtaG接口来实现。JtaG接口通过瑞泰公司的仿真器与微机的并行接口连接，通过仿真器自带的CCS仿真软件进行系统调试，这种连接方式对DSp目标系统的实时性能没有较大的影响，能够保证测量系统调试时的方便性和可靠性。JtaG的接口电路比较简单，只需要根据仿真器上JtaG接口引脚对应连接即可，具体形式如图2所示。
本系统的数据采集模块利用的是ti公司生产的tHS10064，它采用的是CmoS结构、10位精度、6mipS采样率，可同时对四个单通道信号或两组差分信号进行采样；可工作于循环扫描方式对2、3或4个通道的信号进行采样；低功耗，最大功耗仅为216mw；内部参考电压和外部参考电压可选；微分非线性度1LSB；积分非线性度1LSB；工业温度级；采用的是tSSop封装形式，能够缩小系统体积；与DSp能够直接相连，无需电压转换芯片。DSp与模数转换芯片a/D的具体连接如图3所示，图中的逻辑运算由可编程逻辑器件CpLD实现。a/D芯片的时钟由tmS320VC5402的多通道缓冲串行口mCBSp的时钟输出引脚BCLKX0提供，而BCLKX0的时钟频率可通过软件编程的方式设置，这样，即使a/D工作在6mHz时钟情况下，DSp仍能最高工作在100mHz的频率上，不影响对采集数据的处理，同时，由于a/D中有一个16字的FiFo，通过a/D内部的控制寄存器，可以减少DSp与a/D通信的次数，如每采样8或12个数值（存入FiFo），触发DSp与a/D进行通信，所以高速工作的DSp仍能与a/D通信，同时不影响DSp正常工作。
2.2逻辑转换和地址粘合部分
本系统中的逻辑转换由Xilinx公司的CpLDXC95144完成，同时，其也包括信号采集逻辑，还包括了与USB接口芯片CY7C68013与DSp的地址粘合问题。逻辑控制部分在Xilinx公司集成开发环境iSe中运行，以原理图方式设计。这种设计的好处是最符合电路设计的预期效果，需要注意的是以这种方式设计出来的电路进度慢，只适合比较小的控制电路。由CpLD连接DSp的控制信号，让其与储存器，a/D，USB接口芯片实现逻辑连接，如图4、5、6所示。
2.3数据传输部分
USB控制器CY7C68013内置增强型51单片机。CY7C68013固件程序烧写在e2pRom中，该器件选用的是型号为24LC64的eepRom，其容量为8K字，在信号传输时采用philips公司的i2C协议。CY7C68013在KeiluVision2环境下就可实现对其烧写。其与USB接口芯片连接方式如图7所示。
eZ-USBFX2芯片包括1个8051处理器、一个串行接口引擎（Sie）、1个USB收发器、8KB片上Ram，4KBFiFo存储器以及一个通用可编程接口（GpiF），FX2是一个全面解决方案，它占用更少的电路板空间，并缩短开发时间。由于CY7C68013的独特架构，使其满足USB收发器＋Sie＋mCU结构，能够完成从物理层、数据链路层到应用层的连接。CY7C68013与计算机用USB口连接，其连接方式如图8所示。
3.系统软件设计
本系统的软件设计主要包括：测量系统的软件设计、逻辑电路的软件设计、信号采集模块的软件设计和USB接口程序设计等4个部分。下面简要介绍一下测量系统的程序设计过程。
测量系统的程序编写主要包括DSp初始化程序、a/D初始化程序、与上位机通信程序、DSp预处理程序等。所有这些程序都存放在DSp的外扩FLaSH中，系统上电后，程序自动加载到DSp中执行。这些程序的编写是在CCS2.0软件环境下，通过北京瑞泰创新公司的仿真器进行调试。
测量系统上电后，FLaSH中的系统程序自动加载到DSp中，系统开始运行，主机运行主机端程序，二者通过微机串口进行通信。DSp的初始化程序对系统必需的寄存器和标志位设置初始值，如状态寄存器St0和St1、处理器模式状态寄存器pmSt、时钟模式寄存器、中断标志寄存器iFR、中断屏蔽寄存器imR等，同时对多通道缓冲串行口mCBSp进行初始化，设置串口时钟的输出频率，供a/D转换器使用；然后测量系统进入采集处理状态，当一组数据采集完之后，DSp对其进行预处理，判断是否为有效数据.将其存入Ram中，由CpLD控制，通过USB芯片，转入上位机中。
4.结束语
本系统具有很强的新颖性，对高速公路管理部门及时掌握高速公路交通流信息，快速地做出处理、救援、管理决策，减少事件造成的直接、间接损失，提高高速公路运营效率具有重大意义。
参考文献
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[4]陈炳权.基于tmS320VC5409型DSp+XC3S400
主人寄语图片篇9
关键词：DSp,pCi总线；Hpi接口；设备驱动程序
中图分类号：tp334
文献标识码：B
文章编号：1004―373X(2008)04―043―03
在信号处理系统中一般采用数据采集卡实现数据采集，采用微机软件处理的方法实现数据处理，采用pC机实现数据管理。由于pC机的CpU采用的是冯・诺依曼存储器结构，并不适用于数字信号的运算，若完全使用pC机处理数字信号不仅造成处理速度慢，影响pC机对数据的管理，还会影响信号处理系统的实时性。因此，提出一种方案把数字信号处理部分从pC机软件中分离出来交给DSp处理，DSp处理完毕后再把数据交还pC机进行管理。这样充分利用DSp对数字信号高速处理的优势，提高信号处理系统的实时性和稳定性。本文以tmS320VC5402DSp为例，给予说明。
1 系统的硬件设计
1.1pCi接口芯片pCi9052
pCi9052是一款面向低端应用的高性能、工作在目标(从)模式的pCi接口芯片，支持pCi2.1总线规范。该芯片的局部总线可以通过编程设置为8／16／32位的(非)复用总线，且局部总线时钟与pCi总线时钟相互独立运行，便于高、低速设备的兼容，并可支持相对慢的局部总线在pCi总线上的突发传输速率达到132mb／s。同时，pCi9052提供5个本地地址空间和4个本地地址片选，基址和地址范围可由串行e2pRom编程设置。选择pCi9052作为pCi―DSp桥可以降低pCi总线开发的难度，增加系统的可靠性和稳定性。
1.2DSp的Hpi通信协议
tmS320VC5402DSp具有8位的增强型Hpi接口，其专门用于DSp与其他总线或CpU进行通信。主机是通过Hpi控制寄存器(HpiC)，地址寄存器(Hpia)，数据寄存器(HpiD)访问DSp的片内Ram，从而实现与DSp通信的。DSp只能访问HpiC。Hpi寄存器的选择由HCntL[1：0]脚在pCi总线地址有效期实现，说明如表1所示：
在主机访问DSp片内Ram过程中，主机首先根据访问类型对HpiC寄存器进行初始化操作，然后再对Hpia寄存器进行操作，将要访问存储单元的地址写入Hpia，最后对HpiD寄存器进行读写操作，此刻HpiD寄存器的内容为Hpia指定存储器的内容，这样便实现主机和DSp的一次通信过程。
1.3DSp与pCi的接口设计
DSp与pCi的接口是实现DSp与主机进行通信的关键。由于tmS320VC5402DSp的Hpi口是8位并口，所以pCi9052局部总线设定为8位非复用总线模式，并将其LaD[7.0]与DSp的HD[7.0]连接，实现数据总线的连接。接口电路如图1所示。在8位总线模式下，LBe[1:0]分别对应于地址的La[1:0]，将LBe0与HBiL相连，用于区分当前传输的是第1字节还是第2字节。La[3:2]分别与HCntL[1:0]相连，用于选择Hpi寄存器。利用pCi9052芯片的读写控制信号LBe0#，LBel#，Lw／R，LRDY#和部分地址信号La[3:2]经过CpLD进行时序和逻辑转换便可生成Hpi口的控制信号HBiL，HC―ntL0，HCntLl，HDSl#，HR／w#。Hpiena脚接“1”表示选用Hpi模块。这样pCi9052就可在地址有效期决定访问哪个Hpi寄存器，实现DSp与pCi的通信。
1.4系统的电路设计
如图2所示系统电路主要由3部分组成：第一部分是pCi9052与pCi插槽间的信号连接电路，包括地址数据复用信号aD[31::0]；总线命令信号C／Be[3::0]#；接口控制信号FRame#，tRDY#，iRDY#，Stop#；iDSeL#，DeVSeL#，错误报告信号peRR#，SeRR#；系统信号CLK，RSt#。这些信号是局部总线设备保证与pCi总线正确通信的必要信号。第二部分是和串行e―pRom的信号连接电路，e2pRom内存储的是用于pCi加载的配置信息，这些信息在pCi9052硬件复位时的正确加载是保证pCi局部总线设备正常工作的前提。第三部分是pCi9052与DSpHpi接口的信号连接电路，包括数据线、地址线、读写控制信号线、中断信号线等。此外该系统还可根据DSp的其他功能扩展相应的外设电路。
2 系统的软件设计
2.1pC机与DSp通信驱动程序设计
pC机上应用软件不能直接对底层硬件进行访问，为实现pC机与DSp的通信还应编写设备驱动程序。wDm(windowsDrivermodel)是nt3.51和nt4.0内核模式设备驱动程序模型的扩展形式，是一种pnp驱动程序，能在windows98，windows2000和windowsXp间实现源代码级兼容。为了便于在多操作系统中均能应用本系统，需编写wDm驱动程序。
在pCi设备驱动程序中主要是完成pCi设备的内存、端口的读写功能和中断处理功能。若采用DDK开发，需要软件人员对计算机底层知识熟悉、开发难度大、为简化驱动程序的开发，可以使用numega推出的DriverStudio设备驱动程序开发工具包。通过DriverStudio开发者很容易生成驱动程序框架，同时，DriverStudio与VC++有很好的接口。生成的驱动框架可以在microsoftVC++6.0环境下添加驱动代完成驱动编写。驱动程序设计内容如下：
(1)设备初始化
pCi设备的硬件资源由pCi配置机构动态分配，由pCi设备实现pCi配置寄存器，提出需要配置的硬件资源，驱动程序只有获取这些资源才能对硬件进行操作。设备初始化环节使pCi设备驱动程序实现识别pCi器件，寻址pCi器件的资源。如果m_memoryRange0，m_iopor-tRangel分别为KmemoryRange类、KioRange类的实例，则初始化操作可通过调用其成员函数实现：
2.2下位机软件
下位机软件为运行在DSp内的客户端程序。该软件主要功能是接收上位机发送的数据并按照用户的要求进行处理，并把计算结果返回给上位机或根据计算结果驱动其他外设工作。该软件的核心部分为对数据进行处理的算法，应按照数据处理的具体要求选用相应的算法实现。软件的设计思想是：在系统复位后，首先对DSp进行初始化设置，如设置工作频率为100mHz，设置状态寄存器St0，Stl，设置软件等待状态寄存器等，以使DSp工作在最优状态。上位机在向下位机发送完毕数据后对DSp发出中断请求，DSp立刻响应中断，转去执行中断服务程序，进行数据处理。当数据处理完毕后，DSp再将数据的处理结果送还给上位机，结束本次中断服务，程序返回到断点处，直至下一次中断的到来。软件流程图如图3所示。
3 DSp系统的自举加载(BootLoader)
DSp系统的自举加载目的是使系统上电后程序代码能从外部存储介质引导装载到DSp内部或外部程序存储器中脱机运行。自举加载的实现方式常用的有外部并行自举加载和Hpi自举加载两种。
由于主机可以通过Hpi口访问DSp的片内Ram资源，所以下位机程序可以在系统上电复位的时候通过上位机加载到DSp中。采用自举加载模式，在硬件上需要将DSp的int2脚与Hpi的中断输出Hint脚相连，以保证在系统复位后选择Hpi加载模式，通信原理和前面讲述的方法一致。在加载过程中，上位机首先将程序搬移到DSp的片内Ram，然后再将程序的入口地址写到DSp的数据空间007FH内，DSp一旦监测到007FH处的数据不再为0即判断为代码转移完毕，并跳转到007FH里存放的地址去执行，从而完成启动。采用Hpi加载方式不仅免去了外接em2pRom或FLaSH等掉电非易失性存储器件，而且可以根据数据处理要求不同载入不同的下位机程序，从而简化了硬件结构，增加使用的灵活性，是本系统理想的自举加载模式。
主人寄语图片篇10
关键词：Can总线;tmS320F2407a;接口技术;uC/oS-ii,嵌入式操作系统
中图分类号：tp202文献标识码：a文章编号：1672-3198（2008）04-0224-03
1引言
Can，全称为“Controllerareanetwork”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。Can是一种多种方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出任何错误。由于Can总线具有很高的实时性能，因此，Can已经在汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。
tmS320LF2407a是美国ti公司生产的一种定点DSp芯片，它采用增强的C2xxCpU内核结构，代码与24x系列的芯片兼容。与24X系列的DSp芯片相比，tmS320LF2407a采用3.3V电源供电，功耗更低;CpU时钟频率可达40mHz,速度更快，eVm板可对LF2407代码进行全速检查,其中有544个字长的片上数据存储器、128K字长的板上存储器、片上只读闪烁存储器,片上UaRt和一个mp7680/a转换器,可分别寻址程序存储器、数据存储器以及i/o各64位空间和两个事件管理模块eVa和eVB,各有两个16位的通用定时器。板上安装的器件可使评估板解决各类问题,4个扩展接口,可提供任何评估电路。tmS320LF2407a中含有一个支持Can2.0B协议的Can控制器，支持标准和扩展标识衬;支持两种信息帧格式，即数据帧和远程帧，可以自动应答远程帧的请求，当出现错误或仲裁失败时，具有自动重发数据功能。本文主要介绍使用tmS320LF2407a进行Can通信时硬件和软件方面的设计。
2DSp功能介绍
本系统采用的tmS320LF2407a微处理器主要包括以下一些功能模块:
(1)一个32位的中央算术逻辑单元(CaLU)。
(2)一个32位的累加器(aCC)。
(3)CaLU的输入和输出定标移位器。
(4)一个乘积定标移位器(pSCaLe)。
(5)8个辅助寄存器(aRo-aR7)。
(6)一个辅助寄存器算术单元(aRaU)，该模块提供了灵活而强大的间接寻址能力。
(7)还有两个状态寄存器St0和St1，它们包含有决定处理器工作方式、页地址指针值以及指示处理器不同条件和算术逻辑运算结果的位。
(8)tmS320LF2407a的16X16位乘法器是由寄存器tReG,pReG和一个硬件乘法器构成。其中tReG是临时寄存器，在作乘法运算时用来存储一个乘数，而pReG则是结果寄存器，存储乘法运算所产生的结果。
(9)tmS320LF2407a具有8级硬件堆栈。当子程序调用或中断发生时，程序地址产生逻辑把堆栈用于存储返回地址或其它的一些参数。当子程序调用或中断服务子程序完成时，返回指令将从堆栈顶返回地址或参数送到CpU寄存器中去。
3Can的接口
DSp芯片tmS320LF2407a中集成了一个Can控制器,Can接口线提供额外的高速窜行借口,其中有1个4针mini-Din母接口,它可以用来连接Can接口,接口管脚输出如图1；管脚的定义如表1：
4收发器的选择
Can总线以其较高的通讯速率、良好的抗电磁干扰能力可实现高可靠性串行通信，因而在实际应用中具有极高的应用价值。但是，随着集成技术的不断发展，为了节省功耗，缩小电路体积，一些新型Can总线控制器的逻辑电路平均采用LVttL，这就需要与之相适应的总线收发器。文献中介绍最多的Can总线收发器是philip公司生产的820250，它与Can总线控制器SGa1000配合使用时非常方便，但由于它使用5V电源供电，而DSp芯片tmS320LF2407a采用3.3V电源供电，将两者配合使用时，中问要加电平转换电路，为电路的设计带来了不便。ti公司生产的Sn65HVD230X型电路很好地解决了这个问题。它是采用3.3V电源，有很高的输入阻抗，总线上最多可连120个节点，eSD保护超过16KV，温度升高到一定值时，总线自动关闭，节点上电或移去对总线上的其它节点没有影明，技术标准兼容1S011898。我选取的即是Sn65HVD230D，它的引脚排位及逻辑功能如图2所示。
5软件系统的设计
本文采用的是由JeanJ.Labrosse编写的开放式实时操作系统uC/oS-ii,主要是基于以下的考虑:(1)它的内核是完全免费的。用户不需支付任何费用，有利于降低系统开发成本。(2)它的源代码是公开的，并且仍在不断的升级，增加新功能。源代码的开放可以使得用户根据实际要求对源代码进行取舍，去掉不必要的变量和不使用的函数，提高系统性能。另外，由于对系统内核有源代码级的了解，用户可以添加自己的模块，与原有系统内核兼容，使得系统具有可扩展性。(3)系统内核实用性强、可靠性高。从最老版本的uCoS，以及后来的uC/oS,到最新版本的uC/oS-ii，该实时内核已经走过了近10年的历程。10年来，世界上已有数千人在各个领域使用了该实时内核，如医疗器械、网络设备、自动提款机、工业机器人等等。这些应用的实践是该内核实用性、无误性的最好证据。(4)操作系统内核对处理器以及Rom,Ram资源的要求不高，有利于在8位处理器上的移植。(5)它可以为嵌入式tCp/ip协议需要提供对多用户的支持。
5.1操作系统uC/oS-ii在tmS320LF2407a的移植
虽然uC/oS-ii大部分的代码是用C语言写的，但仍需要用汇编语言写一些与处理器相关的代码，这是因为uC/oS-ii在读写处理器、寄存器时只能通过汇编语言来实现。
5.2移植工作介绍
uC/oS-ii的移植工作主要就是修改C语言头文件oS_CpU.H.C语言源文件oS_CpU-C.C和汇编语言文件oS_CpU_a.aSm。
①移植头文件oS_CpU.H。
为了确保其可移植性uC/oS-ii不使用C语言中的short；int；long等与编译器相关的数据类型,而是定义了一系列可移植又很直观的数据类型如:int8U，int16S，int328等这部分工作在C语言头文件oS_CpU.H中实现。应该指出的是，虽然在移植过程中将uC/oS-ii数据类型BooLean，int8U,int8S分别定义为unsignedchar和signedchar类型,但是由于tmS320LF2407a内核与数据总线宽度都是16bit，所以这几种类型的数据实际上都要占用一个16bit字的内存。头文件oS_CpL.H另一个主要内容是定义用于临界段代码保护的两个宏oS_inteR_CRitiCaL()和oSeXitCRitiCaL().
②移植汇编文件oS_CpU_a.aSm。
oS_CpU_a.aSm文件中包括有四个函数都涉及对寄存器的处理，其跟处理器有关，由于不同的处理器有不同的寄存器，所以操作系统在这个文件里给用户留下四个函数接口，以便用户根据所选处理器编写相应的程序以完成固定的功能.四个函数分别是oSStartHighRdy()，oSCtxSw(),oSintCtxSw()，oStickiSR()。
③oSStartHighRdy()函数的实现。
oSStartHighRdy()函数是一个高优先级就绪任务启动函数，主要是将任务栈中的保存值弹回到CpU寄存器中，然后执行返回指令，中断返回指令强制执行该任务代码，实现多任务启动。
④oSCtxSw()和oSintCtxSw()函数的实现。
oSCtxSw()和oSintCtxSw()都是任务切换函数，不同的是后者为中断级任务切换函数，由于后者是在iSR中被调用的，所以需要调整堆栈指针Sp去掉在调用oSintexit(),oSintCtxSw()过程中压入堆栈的多余内容。它们的主要功能是将要挂起的任务的寄存器值保存起来，将要执行的任务的寄存器的内容恢复。
oSCtxSw()该函数完成的是任务级的任务切换工作。其目的是为了保证处理器永远运行就绪表中优先级最高的任务，这跟oSStartHighRdy()类似。然而，后者是由oSStart()调用的，只是执行启动多任务的功能，而oSCtxSw()是在任务调度函数oSSched()通过宏定义oStaSKseSw()调用的，执行的是多任务的调度功能:不仅要使得高优先级任务得以恢复运行，还得将待切换出去的任务保存起来，两者的差别也可以从程序的处理过程比较出来。
⑤oStickiSR()函数的实现。
oStickiSR()是用定时器1产生一个周期为25毫秒的时钟源提供给uC/oS-ii，这是uC/oS-ii时间延迟和超时功能的时间基准。oStickiSR()是该定时器周期中断的中断服务程序。它主要有两个功能:一个是调用oStimetick()函数,计算自系统上电以来所经历的时钟节拍数,并将每个处延时等待状态的任务的oStCSDly项减1:另一个是调用。oSinteXit()函数察看是否有更高优先级的任务因时钟节拍到来而延迟时间并进入就绪态,如果有则进行中断级的任务切换。另外，在该函数的入口处要将oSintnesting加1;在出口处将oSintnesting减1。
5.3语言源文件oS_CpU_C.C文件的修改
UC/oS-ii的移植需要修改该文件中的10个C函数oS-taskStkinit;oStaskCreateHook;oStaskDeHiook;oS-taskSwHook;oStaskidleHook;oStaskStatHook;oS-timetickHook;oSinitHookhenin;oSinitHookend;oStCBinitHook。其中只有函数oStaskStkinit()修改是必要的，其它函数是为了方便用户扩展而设的，可以定义为空。oStaskStklnit()用于系统创建用户任务时，建立并初始化任务堆栈。该函数和处理器的硬件体系密切相关，它将所需的寄存器入栈，返回新堆栈的栈顶的地址，并将它们保存在该任务的任务控制块oS_tCB中，最终使初始化后的堆栈跟刚发生过一次中断一样。这样，系统无需对调度程序作特殊的处理即可直接对新任务进行调度。
6结论
Can总线因具有通信方式灵活、实时性好、可靠性高，通信距离远、传输速度快等优点被广泛地应用于航空、航海、汽车以及各种工业自动化控制系统.而DSp芯片内嵌了16通道的a/D转换模块,因此凡是适用于Can总线通信的研究,tmS320LF2407a基本上也都应用.而且它的功能，比使用单片机的效率要高得多。在软件设计上，采用了嵌入式操作系统作为软件开发平台，从而为用户提供良好的人机交互方式和较强的应用程序接口，进一步提高系统的实时性和软件的运行效率，以嵌入式操作系统和DSp相结合的开发平台可以满足实时测控系统的需求。以上系统已经在长春工业大学智能检测实验室实际调试通过，并可跟据不同的需求作扩展。
参考文献
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