引言

　　在大型旋转机械、桥梁、地下铁路、加工机床等领域，对振动信号进行采集和分析，可以实现危险预报、故障诊断、性能指标分析等多项功能。传统的便携式振动测量分析仪大多用单片机或risc cpu作为核心处理器，一般是8位或16位的，内存只有几kb，外部存储器的容量也只有1～2 mb，再加上cpu的主频不高，进行大量数据运算(如fft等)，需要很长时间，图像显示基本上依靠黑白液晶屏，可以显示的内容少，因此对传统的便携式振动测试分析仪进行性能的改进很有必要。

　　本项目采用arm9的s3c2410处理器，可以连续监测8个通道，提供转速、棒图、振动通频值、数据列表、时域波形、频谱图、伯德图等振动监测、分析图表。采用640×480的tft彩色显示屏，界面美观，可以显示的内容丰富，采用64mb内存，可以暂存长时间的采样数据、运算结果数据，采用64mb nand flash，可以保存多组测量历史数据。体积小,22cm×18cm×10cm,携带方便,较以前产品，性能有了大幅度的提高。

硬件部分介绍

　　硬件主要由3部分组成，核心板、底板及信号输入接口板共3块电路板组成，下面分别介绍。

核心板

　　核心板主要由s3c2410处理器、64mb nand flash（k9f1208）、64mb内存（2片hy57v561620 ）组成。底板的接口采用144引脚的内存插槽，引出了16位的数据总线、16位的地址总线、iic接口、spi接口、iis接口、jtag接口、usb接口、lcd接口、触摸屏接口等cpu的输入输出口线。

　　s3c2410处理器是samsung公司基于arm公司的arm920t处理器核，采用0.18μm制造工艺的32位微控制器。该处理器拥有：独立的16kb指令cache和16kb数据cache、mmu、支持tft的lcd控制器、nand闪存控制器、3路uart、4路dma、4路带pwm的timer 、i/o口、rtc、8路10位adc、touch screen接口、iic-bus 接口、iis-bus接口、2个usb主机、1个usb设备、sd主机和mmc接口、2路spi。s3c2410处理器最高可运行在203mhz。每秒钟的运算能力为203×1.1mips，所以对fft的计算非常的快。

　　电路原理图设计参考了三星公司提供的评估板的orcad格式的电路原理图。小经验：国内的硬件工程师普遍熟悉protel软件，对orcad不是很熟悉，用protel 2004可以直接打开orcad格式的三星公司的s3c2410评估板的电路原理图，适当的修改就可以形成自己的需要的protel格式的电路原理图，而且不容易出错，所以本核心板的原理图设计非常顺利。

　　pcb的设计由于s3c2410采用272引脚的bga封装，所以电路板的制作采用了6层电路板，从顶层到底层依次为元件层、地、布线层1、布线层2、地、底层。布线间距最小为5mil，最小线宽5mil, 过孔大小8/16mil，核心板全部采用手工布线完成。

底板的设计

　　底板主要由a/d电路、tft彩色屏接口、网络接口电路、触摸屏接口电路组成，各部分的电路如下面所述。

a/d芯片与cpu的接口

　　a/d芯片采用ad7864，ad7864是一种高速、低功耗、可以4通道同时采样的a/d转换器。它的主要特性有：高速12位a/d转换器；同时采样4个输入通道，并具有4个采样、保持放大器；0.35μs采样保持获取时间，每一个通道转换时间1.65μs；可以通过软件或者硬件的方法选取用于采样的通道；单电源供电(+5v)；多个转换电压范围；具有高速并行接口，可以与处理器直接连接；低功耗，每通道功耗90mw；对于每一个模拟输入通道均有过压保护电路。ad7864 4通道同时工作时，最大采样率可以高达130khz。用了2片ad7864，可以同时采样8路信号，同时监测8个通道。

　　通常的机械的转速的范围在100～30000转/分，即最高频率为500hz，根据振动分析仪的采样需要，每个周期采128个点计算，采样频率不超过64khz， 这样的采样频率与s3c2410的cpu核心频率200mhz、外部数据总线频率的100mhz相比还是很低的。

　　因此采用ad7864的a/d转换结束信号busy的下降沿中断cpu，然后由s3c2410直接读取a/d转换后的数据到内存中去。没有采用外部ram缓存a/d转换后的数据或用fifo来对数据进行缓存，然后再由cpu读取缓存里数据的方法。电路的实际测试结果是采样频率小于100khz时，完全可以正确无误的读取到采样后的数据，大大的简化了a/d采样部分的电路设计及节省了电路成本。

　　与cpu的接口电路的设计如图1所示。

图1 ad7864与s3c2410的接口设计

　　其中ain1-ain8是模拟信号的输入，data0-data11是s3c2410的数据总线的低12位，eint0接s3c2410的外部中断线的0号线，noe是s3c2410的读使能信号，ad7864的片选直接接s3c2410的ngcs1、ngcs2，对ad7864进行读操作用bank1、bank2的首地址，即0x08000000，0x10000000。conv_start是采样频率信号，可以是外部的同步采样信号，每