基本測控單元

為了減少系統的負擔，目前的測控裝置，都做成了智慧型式的，測控裝置與系統的聯繫，由數據通信來完成。這樣，不但減少了系統的負擔，而且還大量地減少了現場至控制室之間的電纜，主機負責系統管理、決策、統計等任務，而測控裝置負責測控及將採集的數據上送主機。測控裝置雖然要接受主機的控制，但它的測控任務是獨立完成的。這就是自動化系統的“分散監控、集中管理”基本模式。

基本介紹

• 中文名：基本測控單元   
• 外文名：Basic measurement and control unit
• 分類：集中式和獨立綜合式測控單元 
• 作用：獨立完成，減少系統負擔
• 性質：科學

簡介

測控單元以功能來劃分，可分為集中式測控單元、獨立綜合式測控單元。集中式測控單元可實現數據採集或控制的某一個單一功能，例如遙測單元、遙控單元。獨立綜合式測控單元能實現各類信號的測量、控制功能。目前構成測控裝置的器件很多，主要以單片機、DSP(Digital Signal Processor)為主。

單片機測控單元

單片機是一種具有CPU和各種不同外部電路的微處理器。從結構上看，單片機與微處理器的重要區別在於，單片機的系統管理資源沒有微處理器豐富，但卻具有多種用戶電路。因此，如果系統不需要複雜的管理，就可以充分利用單片機的電路集成特性，把系統體積壓縮到最小。單片機組成的基本測控單元結構如圖1所示。

圖1 單片機組成的基本測控單元示意圖

DSP器件測控單元

從系統簡單、易於開發的角度看，提供了相套用戶電路的單片機則具有良好的實用性。但如果要實現複雜算法，或許要進行高速數學處理的測控裝置，選擇DSP器件有其明顯的優勢。由DSP器件組成的測控裝置系統結構示意圖如圖2所示。

圖2 DSP器件組成的測控單元結構示意圖

DSP晶片是一種專門用於數位訊號處理的微處理器，它是一種特殊的、專業的微處理器，不僅具有可程式性，而且其實時運行速度遠遠超過通用微處理器。其特殊的內部結構，強大的信息處理能力以及較高的運行速度等特點，使其在各個領域得到越來越廣泛的套用。

DSP晶片的內部採用程式和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬體乘法器，採用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速的實現各種數位訊號處理算法。DSP晶片具有如下的一些主要特點：

(1)在一個指令周期內可以完成一次乘法和一次加法。

(2)程式和數據空間分開，可以同時訪問數據空間和程式空間。

(3)片內具有快速RAM，通常可通過獨立的數據匯流排同時訪問兩塊晶片。

(4)快速的中斷處理和硬體支持。

(5)具有在單周期內操作的多個硬體地址產生器。

(6)可以並行執行多個操作。

(7)支持流水線操作，取址、解碼和執行等操作可以流水執行。

DSP器件有通用與專用之分。通用DSP的運算和處理是用“軟體”實現的，而專用DSP一般是針對某種具體套用而設計的，其運算是用硬體直接實現。常見的專用DSP有：FFT、卷積/相關器、復乘加器等。專用DSP內部結構簡單，速度遠高於通用DSP，其缺點是靈活性差，幾乎不具備自適應處理能力。

通用DSP與單片機的比較

單片機只有單匯流排，且片外地址、數據線復用；而DSP片內有許多匯流排，片外的地址、數據匯流排分開，還有比異步串口(UART)速度高得多的同步串口或通信口，因此，數據輸入/輸出能力很強。DSP數據位寬，乘加器位寬也比單片機大，進行數位訊號處理時速度快、精度高。DSP有大容量的片記憶體儲器。但單片機的控制接口種類比DSP多，適用於以控制為主的模數混合設計。在其他方面，兩者是類似的。