1 引言

传感器通过模拟前端 (AFE) 进行连接，以便对传感器数据进行信号调节和偏置电压调整。对于 IEPE 传感器，由于它们产生低电压，因此需要在进行模数转换 (ADC) 之前对传感器数据进行放大，从而采集传感器数据样本。随后，这些样本会传输到微处理器来进行进一步的信号处理。

当试图通过串行接口从四个并行 ADC 同步和收集数据时，会遇到一个重大的技术挑战。这是因为需要从四个单独的线路捕获数据，同时利用微控制器外设的串行功能，如串行外设接口(SPI)。要应对这一挑战，需要使用支持四个 SPI 数据输入线路的微控制器，或者需要考虑额外的技术复杂性，如整合外部硬件或采用 ADC 菊花链。但是，这些解决方案可能会影响读取 ADC 样本的 SPI 通信速度，或导致物料清单 (BOM) 成本增加。

本应用手册介绍了微处理器在连接这四个 ADC 数据流方面的作用，并概述了如何将所有四个 ADC 的 SPI 数据线并行连接到微处理器。此配置可以快速检索 ADC 样本。SPI 接口使用 Sitara 的可编程实时单元和工业通信子系统 (PRU-ICSS) 来实现，这使得可以在 MCU 芯片的实时内核中整合类似 FPGA 的功能。随后，MCU 上会对 ADC 样本缓冲区/bin 进行快速傅里叶变换 (FFT) 处理，然后使用 JSON/MQTT 协议通过单线对以太网连接将结果传输到 SPE 网关。该网关有助于对振动传感器样本进行可视化呈现和分析。

所述用例允许在运行过程中识别电机、发电机和齿轮箱的性能下降，从而简化了预测性维护。这种及时的识别使得可以在系统故障发生之前安排维护工作。因此，可将维护成本降到最低，并降低出现意外机械故障的风险。

图 1-1 采用多通道 SPI 的 TIDA-010249 和 TIDA-010261 EVM

图 1-1 展示了采用多通道 SPI 接口的 TIDA-010249 和 TIDA-010261 评估模块 (EVM) 的配置。TIDA-010249 EVM 包含四通道 ADC，而 TIDA-010261 EVM 具有配备了 ARM Cortex R5F 和 PRU-ICSSG 的 AM243x 微处理器。这些元件的互连构成了实现同步 ADC 数据采集和与微处理器高速通信以进行后续信号处理的基础。