一  引言
               
            加速度傳感器一直是振動測試中的重要元件,。ADXL203加速度計(jì)是美國模擬器件（AD）公司的新型單芯片雙軸傳感器，測量范圍是±1.7g.可以承受3500g振動沖擊,。相對于傳統(tǒng)的加速度計(jì),，他的成本比較低，性能好,，功耗低,。此外，該加速度計(jì)可以同時(shí)測量兩個(gè)垂直方向的加速度,，適用于靜態(tài)和動態(tài)的加速度測量,。
            二 測量原理
               
            ADXL203采用先進(jìn)的MEMS技術(shù)，由一個(gè)利用表面微機(jī)械加工的多晶體硅機(jī)構(gòu)和一個(gè)差動電容器組成,。在加速度的作用下,，多晶體硅結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生偏移，于是就會拉動電容的運(yùn)動極板滑動是電容值發(fā)生變化,，最終導(dǎo)致輸出方波的變化,，利用這個(gè)原理，就可以通過查動電容檢測到加速度的變化，加速度與輸出方波成正比,。
            三 應(yīng)用要點(diǎn)
               
ADXL203可以測量靜態(tài)加速度,，也可以測量動態(tài)加速度，其最小帶寬為0.5Hz,，最大帶寬可以達(dá)到2500Hz,，其滿足下面的關(guān)系式：

                
            在設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定北側(cè)加速度頻率范圍,，然后再設(shè)定濾波器的參數(shù),。盡量使濾波器的帶寬略高于被測頻率，這樣做不僅有利于濾除高頻干擾,，也有利于降低系統(tǒng)噪聲干擾,。因?yàn)锳DXL203固有噪聲與帶寬的關(guān)系如下：

    因此要選擇合適的帶寬，如果一味提高通頻帶寬將會給測量帶來更多的噪音,，降低測量精度,。
            四 實(shí)際應(yīng)用
            在加速度測量研究中，我們采用了TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407 DSP信號處理器來進(jìn)行處理,。這里首先介紹一下2407的特點(diǎn)與性能,。
            1 TMS320LF2407的硬件特點(diǎn),。
            采用了采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù),，使得供電電壓降為3.3V，減少了功耗,；基于TMS320C2xx
            DSP的CPU核,，保證與TMS320系列DSP代碼兼容；片內(nèi)有高達(dá)32K字的單口RAM（SARAM）,；兩個(gè)事件管理器模塊EVA和EVB,，適用于控制各類電機(jī)；看門狗定時(shí)模塊（WDT）,；控制局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）2.0B模塊,；串行通信接口（SCI）模塊；16位的串行外設(shè)接口（SPI）模塊,；JTAG接口,，使得在系統(tǒng)編程（ISP）很容易實(shí)現(xiàn)；10位A/D轉(zhuǎn)換器最小的轉(zhuǎn)換時(shí)間為500ns,，可選擇由兩個(gè)事件管理器來觸發(fā)2個(gè)8通道輸入A/D轉(zhuǎn)換器或1個(gè)16通道輸入A/D轉(zhuǎn)換器,，而每次要轉(zhuǎn)換的通道都可通過編程來選擇。需要說明的是,，TMS320LF2407
            DSP是丁點(diǎn)16位芯片,，存儲數(shù)據(jù)的最小單位是16位的字，每個(gè)地址（包括程序地址，數(shù)據(jù)地址及I/O地址）所存的數(shù)據(jù)都是16位,。
            2 軟件環(huán)境,。
            TMS320C2407
            DSP提供兩種編程語言：匯編語言和C語言。兩種語言各有所長：用C語言開發(fā)DSP芯片,，開發(fā)速度快,，可讀性好，可移植性強(qiáng),；而用匯編語言開發(fā)DSP芯片,，則能充分利用DSP芯片的軟硬件資源，程序代碼的執(zhí)行效率高,。在開發(fā)過程中幾乎不可避免的要使用C語言和匯編語言的混合編程,。如果源程序?yàn)镃語言，需調(diào)用TMS320C2xx
            DSP的C編譯器將其編譯成匯編語言,，然后送匯編器進(jìn)行匯編,。匯編后產(chǎn)生COFF格式的目標(biāo)文件，再用鏈接器進(jìn)行鏈接（鏈接過程包括將編譯器的運(yùn)行支持庫相關(guān)代碼鏈接進(jìn)來以及代碼段和數(shù)據(jù)段的重定位）,，生成在TMS320C2xx
            DSP上可執(zhí)行的COFF格式的目標(biāo)代碼,，并調(diào)用下載程序?qū)⒛繕?biāo)代碼下載到目標(biāo)芯片上。

            3 系統(tǒng)設(shè)計(jì),。
            系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：變成邏輯器件接口,，數(shù)字量擴(kuò)展單元，傳感器信號產(chǎn)生單元,，A/D轉(zhuǎn)換單元,，電源管理模塊（提供5V，3.3V）和數(shù)據(jù)存儲器等,，將TMS320LF2407的資源全部引出,。

             
            系統(tǒng)主要模塊如下：
            1．
            DSP控制單元。包括晶振,，RAM,，電源模塊，和相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出接口,。根據(jù)DSP的實(shí)驗(yàn)板電路作出相應(yīng)的改動,，然后就可以與傳感器單元連接了。連接完畢,，接入仿真器與電腦對接,，進(jìn)行程序的調(diào)試。
            2． 傳感器信號輸出單元,。包括ADXL203,，AD8341
            A/D轉(zhuǎn)換器,，運(yùn)放電路。傳感器電路分為兩個(gè)相同的組成部分,，測量三個(gè)方向的加速度,。使用的是AD公司生產(chǎn)的MEMS傳感器ADXL203，和由TI公司生產(chǎn)的A/D轉(zhuǎn)換器ADS8341,。傳感器輸出的模擬信號送入A/D轉(zhuǎn)換器,，然后送入DSP的SPI口進(jìn)行處理。板子的輸入電源由一個(gè)5V電源提供,，在輸入之前,，用電容進(jìn)行濾波以提高精度，減少毛刺,。盡量減少對傳感器的影響,。
            4  系統(tǒng)軟件。
                 CCS的設(shè)置與使用,。運(yùn)行Code Composer Studio Setup 軟件,，在Processor
            Configuration窗中，在Available Processor 中選擇TMS320C24X,，然后,，點(diǎn)擊Add
            Single；對話框右邊出現(xiàn)CPU_1圖標(biāo),，將板卡的I/O值修改為0X378,。點(diǎn)擊Finish，關(guān)閉Code Composer
            Studio Setup程序,，選擇保存,。Code Composer Studio 就設(shè)置完畢,。

  一個(gè)DSP應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā),，需要經(jīng)歷下列步驟：用文本編輯器（Editor）編輯滿足匯編器（Assembler）格式要求的匯編源程序；調(diào)用匯編器匯編該源文件,，如果源文件中調(diào)用了宏,，匯編器還會到宏庫中搜索該宏；匯編之后生成格式為公共目標(biāo)文件格式（COFF,，Common
            Object File
            Format）的目標(biāo)文件（.obj）,，稱為COFF目標(biāo)文件；調(diào)用鏈接器（Linker）鏈接目標(biāo)文件,，如果包含了運(yùn)行支持庫和目標(biāo)文件庫,，鏈接器還會到所保護(hù)的庫中搜索所需的成員；鏈接之后生成可執(zhí)行的COFF執(zhí)行文件（.out）將COFF執(zhí)行文件下載到DSP中執(zhí)行,。同時(shí)也可借助調(diào)試工具（Debugging
            Tool）對程序進(jìn)行跟蹤調(diào)試或優(yōu)化,，也可利用交叉參考列表器（Cross-reference Lister）和絕對列表器（Absolute
            Lister）生成一些包含調(diào)試信息的表,。
            TI公司在其系列芯片上設(shè)置了符合IEEE1149標(biāo)準(zhǔn)的JTAG（Joint Action
            Group）標(biāo)準(zhǔn)測試接口及相應(yīng)的控制器，從而不但能控制和觀察多處理器系統(tǒng)中的每一個(gè)處理器的運(yùn)行,，測試每一塊芯片,，還可以用這個(gè)接口來裝入程序。用37芯扁平電纜使計(jì)算機(jī)通過并行口或轉(zhuǎn)接卡與SEED-SDSPP仿真盒相連,，再用14芯JTAG接口線連接到用戶DSP目標(biāo)板,。
            在PCB電路設(shè)計(jì)好后，程序先將JTAG的控制指令通過TDI送入JTAG控制器的指令寄存器中,。再通過TDI將要寫的數(shù)據(jù)及控制線信號輸入到BSR（邊界掃描寄存器）中,，并將數(shù)據(jù)鎖存到BSC（邊界掃描單元）中，此后BSC的內(nèi)容送到其連接的相應(yīng)芯片的引腳!
            因芯片的數(shù)據(jù)線,、地址線及控制線的引腳上都有其相應(yīng)的BSC,，只要用JTAG指令將數(shù)據(jù)、地址及控制信號送到其BSC中,，就對芯片內(nèi)的寄存器進(jìn)行讀寫,，通過BSC對應(yīng)的引腳，不但可以將信號送給發(fā)Flash,，實(shí)現(xiàn)對Flash的操作,，也可以對SDRAM進(jìn)行操作。
            五 結(jié)束語
                
            應(yīng)用上述的設(shè)計(jì)方法及其要點(diǎn),，通過反復(fù)調(diào)試實(shí)現(xiàn)了對加速度的測量,，達(dá)到了預(yù)期目的。實(shí)踐證明ADXL203非常適合頻率變化較為緩慢,、加速度不太大的測量,。在充分考慮各種因素的基礎(chǔ)上，合理設(shè)置有關(guān)參數(shù),，就可以得到很好的精度,。而在用DSP處理信號的時(shí)候，時(shí)鐘信號的選擇與A/D的頻率周期非常吻合,，可以高效的追蹤信號,，及時(shí)地處理信號，準(zhǔn)確地反映當(dāng)前物體的位移變化,，達(dá)到了很好的效果,。