0 引言
　　現代工業生產中，生產規模不斷擴大，朝著大型化、高速化、自動化和連續化的方向發展。因此對機械設備性能的要求也越來越高。很多大型石油、化工、石化、電力、鋼鐵等部門都采用了單機、滿負荷、連續性的生產操作方式，其中的大型旋轉機械就成為了現代化大規模生產中的關鍵設備。一旦出現停機故障，將導致全廠的停產，其經濟損失是十分巨大的。同時還有可能招致重大的傷亡事故。由此，大型旋轉機械的在線狀態監測和故障診斷技術便應運而生。而如何獲得大量而廣泛的狀態量（振動、力、位移、噪聲、溫度、壓力和流量等）是其中的關鍵。本文介紹的基于TMS320F2812的多功能同步數據采集卡，利用卡上的DSP控制芯片不僅可以實現多種數據的采集，還可以對所采集的數據進行實時的信號處理，大大地提升了整個系統的性能。
　　1 TMS320F2812體系結構
　　TMS320F2812是TMS320C28X系列芯片中性能最好的一種，最高頻率為150MHz，處理速度可達150MIPS，指令周期為6．67ns。
　　同TMS320C2000TM平臺中前代產品相比，F2812的程序總線包括22位的地址總線和32位的數據總線，數據總線包括32位的地址總線和32位的數據總線。較之C24X／C240X的16位地址總線，F2812大幅提高了可尋址范圍。同時，32位的數據總線可以實現單周期的32位指令。其片內的32×32位MAC具有處理64位數的能力，可用于處理高精度的數字運算，完全可以替代其它更貴的浮點數處理器。在振動信號的頻譜分析中，這種優勢就更為明顯了。在中斷響應方面，F2812自動保存上下文的功能加快了中斷響應速度，用戶可以在更短的時限內完成更多的異步事件，這在多路信號采集系統中大幅提高了系統的實時性。
　　在外設方面，F2812也有不少新特點。除了保留前代產品的4個16位通用定時器以外，F2812又增加了3個32位的定時器。可更方便地實現大范圍轉軸轉速信號的采集，以及提供更為靈活的數據采樣模式。F2812內部擁一個12位的增強型A／D轉換器，其A／D轉換速率高達80ns。而其中的兩個獨立的8路模擬開關給用戶提供了同時采集不同種類信號的實現方法。在片內存儲器方面，F2812包括128K字的FLASHMEMORY、1K字的0TPMEMORY和18K字的片上RAM和4K字的BOOT ROM。豐富的片上存儲資源可滿足用戶處理大量數據的需求。在安全方面，F2812采用128位的密碼來保護用戶的程序。
　　2 數據采集卡的硬件實現
　　數據采集卡的硬件實現利用F2182的眾多新特性，數據采集卡可以處理：16路異步或同步模擬信號、16路數字信號、6路轉速信號。采用PCI接口與上位機相連。其系統結構如圖1所示。
　　
　　2．1 轉速信號采集的實現
　　根據工業現場中旋轉機械的實際情況，數據采集卡采集的轉速范圍一般為30～18000r／min（周期范圍為33ms～2s）。如此大的轉速范圍對定時器的計數脈沖和計數位數都提出了要求。若定時器計數脈沖過大，則分辨率降低；但是如果計數脈沖太小，則需要計數器的位數足夠大。