數據采集與壓縮系統

　　引言

　　解決數據傳輸問題要根據實際的情況而定，對于采集系統而言，采集到的數據量還是很大的，在進行傳輸的過程中對帶寬要求較高，解決這一問題的有效途徑有：采用高帶寬的傳輸方式;對數據進行壓縮，變相提高數據傳輸帶寬。然而，采用高帶寬的傳輸方式是需要一定成本的，所以可以采用壓縮數據的方式。退一步來說，即使采用高帶寬方式，當傳輸的數據是壓縮過的，那么，相對于傳輸沒有壓縮的數據，后者傳輸效率無疑會更高。為此，作者在此提供一種參考方案，試著解決上述問題。

　　系統硬件結構

　　如圖1所示，本數據采集與壓縮系統整體分為兩個部分：數據采集部分(虛線以上)和數據壓縮部分(虛線以下)，其中數據采集部分對待處理的信號進行采集，模數轉換并進行存儲;數據壓縮部分對存儲的數據進行壓縮，以提高有效容量和傳輸帶寬。　　

 

　　各模塊的介紹和系統軟件流程

　　⒈數據采集部分

　　數據采集核心部分采用MSP430系列單片機(可以針對性的選擇其它芯片)。MSP430系列單片機是TI 公司研發的16位超低功耗單片機，非常適合各種功率要求低的場合。內部自帶的12 位A/ D 和DMA控制單元，可以分別為系統采樣電路和數據傳輸部分采用，使得系統的硬件電路更加集成化、小型化，很好地解決了低功耗、數據采集、數據傳輸等問題。

　　1)A/ D 采集數據模塊

　　MSP430系列內部的ADC12 模塊能夠實現12 位精度的模數轉換，具有高速和通用的特性。其主要特點有：12 位轉換精度內置采樣與保持電路;有多種時鐘源可提供給ADC12 模塊，且模塊本身內置時鐘發生器;內置溫度傳感器;配有8 路外部通道與4 路內部通道;內置參考電源，且參考電壓有6 種可編程的組合;模數轉換有4 種模式，可靈活應用以節省軟件量及時間;可以關閉ADC12 模塊以節省系統功耗。

　　2)DMA傳輸模塊

　　DMA(直接存儲器訪問)控制器不需要CPU 的干預即可提供先進的可配置的數據傳輸能力，從而可以解放CPU ，使其不是將更多的時間浪費在等待上，而是將更多的時間用于處理數據。DMA 控制器可在內存與內部及外部硬件之間進行精確的傳輸控制。DMA 消除了數據傳輸延遲時間以及CPU 等待等各種開銷，從而提高了MCU 利用率，使信號處理能力更強。這樣從整體上節省了系統的處理時間。

　　MSP430系列芯片內部擁有DMA控制器單元，其特性是：擁有3個獨立的DMA通道;可對通道進行優先權配置;支持邊沿觸發和電平觸發;多種尋址方式等。

　　3)緩存到RAM1模塊

　　之所以要用緩存模塊主要是考慮到兩個方面：一是數據采集的速率和傳輸速率不一致，二是數據采集速率和數據壓縮的速率不一致。RAM1在此起到緩存數據和協調系統的作用。通過數據緩存的設置，可以提高數據采集和壓縮系統的性能