1 引言
　　采用DSP（數字信號處理器）作為控制器，而采用USB（通用串行總線）和上位機相連接將是數據采集處理系統的一種可能的發展趨勢。
　　1.1 數字信號處理器DSP
　　DSP芯片，又稱為數字信號處理器，是一種特別適用于進行實時數字信號處理的微處理器，采用它能滿足系統計算量大的要求。它的主要特點是：（1）它內部采用的是程序空間和數據空間分開的哈佛結構，允許同時取指令和取操作數;（2）芯片內多采用分離的總線結構，這樣可保證一個極其周期內可以多次訪問程序空間和數據空間;（3）采用流水線結構，在程序運行中取指、譯碼、取操作數和執行階段是重疊的;（4）芯片內部一般都包括多個處理單元，它們可以在一個指令周期內同時進行運算;（5）DSP數字系統中設置了一些特殊的DSP指令，能更好地滿足數字信號處理應用的需要;（6）指令周期短，如TMS320F240 的指令周期可達50ns;（7）硬件配置強，接口功能強，片內具有串行口、主機接口、DMA控制器、鎖相環時鐘產生器和在片仿真測試訪問口等。DSP芯片的這些特點，使其在各個領域得到越來越廣泛的應用。
　　1.2 通用串行總線USB
　　USB（通用串行總線）協議是一些PC大廠商為了解決日益增加的PC外設與有限的主板插槽之間的矛盾而制定的一種串行通信標準。USB接口是一個快速的、雙向的、同步的、低成本的、動態的串行連接接口，支持主機和并發存取外設之間的數據交換。所連的外設通過主機調度和基于令牌的協議共享USB帶寬。USB 的主要優點有：（1）速度快;（2）設備配置和安裝容易。所有的USB設備支持熱拔插，系統對其進行自動配置;（3）能夠采用總線供電;（4）易于擴展; （5）使用靈活，USB共有4種傳輸模式：控制傳輸、同步傳輸、中斷傳輸、塊傳輸，以適用不同的設備的需要;（5）容錯性強，USB協議規定了對各種可能遇到的錯誤的處理和恢復機制，保證了數據傳輸的正確性，同時，對設備的熱拔插處理迅速且不影響系統的正常工作;（6）實現成本低，USB對系統與PC的集成進行了優化，適合于開發低成本的外設。由于這些優點，USB的應用范圍很廣。
　　下面本文將介紹一個具體的基于DSP和USB技術的數字采集與處理系統給水泵運行狀態監測系統。本系統需要對給水泵運行過程中的過程量和機械量進行采集，需要對振動信號進行處理，下面分別介紹系統的工作原理、總體設計、硬件設計和軟件設計。
　　2 系統工作原理和總體設計
　　給水泵運行狀態監測系統主要完成各路機械量和過程量的采集，并對各振動信號進行階比譜分析，計算振動幅度的平均值，并將采集數據和分析結果上傳PC機，為在線檢修系統的專家系統提供給水泵的運行狀態信息;同時就地簡單顯示給水泵的狀態信息，并提供給水泵振動幅值越限和軸向位移越限報警。
　　系統的特點是計算量大，通信數據量大，而且給水泵運行狀態監測儀必須提供實時的狀態數據，這就對實時性提出了較高的要求。根據系統的這些特點我們采用DSP（數字信號處理器）+USB（通用串行接口）的方案來滿足系統的需求。
　　給水泵狀態監測系統由信號調理電路、A/D轉換器、DSP處理器、SRAM、LCD、鍵盤以及基于PLD的接口和邏輯控制電路組成。系統的總體設計框圖如圖1所示。
　　
　　3 系統硬件設計
　　系統硬件部分的主要內容包括DSP最小系統的設計、通信模塊的設計、人機接口模塊的設計、調理電路的設計和電源模塊的設計。
　　DSP小系統包括復位電路、時鐘電路、SRAM接口、Flash memory接口和邏輯控制電路等。這里的DSP控制器選用的是TMS320F240，它具有強大的外設功能，能為基于控制的應用設計提供高性價比的解決方案。
　　本系統采用了兩種通信接口，分別為USB和RS232接口。USB接口用于儀表向PC機上傳數據。RS232接口主要用于調試和用于與慢速外設接口，當系統上傳的數據不多時也可用于儀表向PC機傳輸數據，這樣可以簡化PC機軟件的設計。下面分別對這兩個接口進行介紹。
　　3.1 RS232接口
　　DSP控制器TMS320F240內含有一個全雙工的串行接口，通過編程可以很方便的實現RS232串行通信。通信標準采用RS-232C。這里采用 MAX232芯片完成電平轉換工作。MAX232芯片是MAXIM公司生產的低功耗、單5V電源供電，雙RS232發送/接收器，它具有驅動能力，不需要外加任何驅動電路。采用MAX232的串行通信接口電路如圖2所示。