河南机电高等专科学校毕业设计/论文
关于DAC的设计：光纤光栅测温系统设计1路DAC用于生产控制F-P滤波器的扫描电压信号。DAC采用nanoDAC系列，其特点为低功耗、双通道、12位缓冲电压输出数模转换器（DAC），采用2.7V至5.5V单电源供电，通过设计保证单调性，还有一个IC兼容型串行接口。内置一个片内基准电压源，内部基准电压源则通过软件写入启用。AD56x7RBRMZ内置一个1.25V、5ppm/度基准电压源，满量程输出范围可达到2.5V；AD56x7RBRMZ内置一个2.5V、5ppm/度基准电压源，满量程输出范围可达到5V。
图4-7AD5627引脚分布
图4-8DAC内部结构逻辑图
DAC性能指标：
1、 低功耗、双通道nanoDAC 2、 12位精度
3、 片内自带基准电压源
4、 3mmx3mm、LFCSP和10引脚MSOP封装 5、 采用2.7V至5.5V电源供电 6、 通过设计保证单调性 7、 上电复位至零电平 8、 各通道独立省电
9、 硬件LDAC和CLR功能
10、 IC兼容型串行接口，支持标准（100kHz）、快速（400kHz）和
高速（3.4MHz）三种模式
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4.3.2 高速数字信号处理电路设计
高速数字信号处理电路采用高性能浮点DSP处理芯片，实现采集数据的实时运算处理，将处理后的结果信息通过串口发送至控制模块，再通过GPIO接口对控制模块等相关模块进行通信。 本文选用的是ADSP SHARC 系列处理器，它们都是以ADSP-21000处理器核为基础，结构大体相同，在程序代码设计上也具有高度的兼容性。下面就简单介绍下ADSPSHARC系列处理器的一些特点。
1、 独立并行运算单元
算数/逻辑单元（ALU）、乘法器和移位器都可以再单周期里执行指令，它们并列排列，大大提高了数据吞吐率。对于单个乘、累加指令，能同时并行的在乘法器和ALU中执行。运算单元支持IEEE32位单精度浮点、40位扩展精度浮点和32位定点数据格式。 2、 通用数据寄存器
通用数据寄存器在运算单元和数据总线之间传递数据，能同时保存中间运算结果。32个I/O端口的数据寄存器与处理器的超级哈弗结构相结合，能实现运算单元与储存器之间无限制的数据流动。 3、 单周期同时取1条指令和2个操作数
ADSP SHARC 系列处理器超级哈弗结构内有2条数据总线：数据储存总线（DM）和程序储存器总线（PM）。DM总线主要传递数据，PM总线既可以传送指令又可以传输数据，而且DM总线和PM总线分开。这样，ADSP SHARC 系列处理器利用指令缓存，就能在单周期内实现同时取2个操作数和1条指令。 4、 指令缓存
ADSP ＳＨＡＲＣ系列处理器内部有一个高效的３２级指令缓存，允许３条总线同时取１条指令和２个操作数。指令缓存是否使用，也可以通过编程加以控制。
有了指令缓存，处理器就能高速执行循环操作，比如数字滤波的乘、累加操作和FFT碟性运算等。 5.数据地址产生器
ADSP SHARC系列处理器内部有2个数据地址产生器（DAGS），在硬件上能实现环形数据缓冲寻址，这样就能够有效的执行延迟线操作，这对于高速高效的实现数字滤波和傅里叶变换非常有用。
ADSP SHARC系列处理器数据地址产生器能自动处理环形地址指针，这样就能降低程序开销，提高程序的执行效率并简化程序代码。环形缓冲区可以从储存器的任一一地址单元开始，也可以再任一地址单元结束，处理器对此没有任何限制。 6.片内有0.5-4M位可配置的双端口SRAM
双端口SRAM可以被处理器核和DMA同时独立访问，根据不同型号芯片SRAM容量的大小，可以分别配置为不同容量的32位数据存储区、48位的程序储存区以及混合32位或者48位进行配置。 7.有丰富的外部接口
片外存储器寻址空间可达到4G字，支持可编程的等待模式与DRAM页控制；2套串行口可以用多种操作模式进行工作；6个4/8位的链路口可以实现松耦合方式的处理器连接。
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DMA控制器支持10-14个DMA通道的无干预后台传输，DSP核与I/O处理器可以同时并行访问内部储存器。 8．串行扫描与仿真特性
ADSP SHARC 系列处理器支持标准的IEEEP1149JTAG系统测试，该标准为串行扫描系统中元件的I/O状态定义了有效的测试方法。JTAG串行口也能访问ＡＤＳＰ ＳＨＡＲＣ系列处理器片内的仿真资源。
9. 支持灵活的指令集
ADSP SHARC系列处理器48位指令字适用于不同的并行操作，能实现高精度计算。例如，在单指令内，可以有条件的执行1次加、一次减和1次分支跳转操作。 选用的第三代ADSP-SHARC处理器提供了更高的性能、以工程应用为重点的外设和新的储存器配置。芯片速度为400MHz。同时简化了算法开发并集成了高带宽和非常灵活的外部储存器接口。芯片基于一个单指令多数据（SIMD）内核，支持32位定点和32-40位浮点运算格式，与以前的所有SHARC处理器代码完全兼容，可最大化地复用已有代码。片上储存器总数为2MB的SRAM和6M的ROM，同时集成了各种音频专用和通用外设。
图4-9DSP芯片内部结构图
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图4-10ADSP21369原理图
图4-11ADSP2136的晶振
图4-12 电压转换电路
图4-13SRAM接口原理图
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4.4 参考光纤光栅的标定
本系统要求为每一个参考光栅进行温度标定，即找出每个光栅在不同温度下的对应波长值，由此形成了一组温度-波长数据对，使用这组数据对拟合该光栅的温度-波长对应关系y=a
表4-1 五个光栅进行温度定标的实验数据
+bx+c,具体拟合算法是采用多项式拟合。
4.5 服务器端软件设计
本文根据光线光栅测温系统与服务器之间的通信方式和数据格式，设计了服务器端的软件，实现了光纤温度火灾报警系统数据的传输、处理、存储和显示，软件流程框图如下：
图4-14 数据的传输与显示流程图
光纤光栅测温系统服务器端软件主要由波长监控、设置、以及温度监控三部分
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