引言

ADS8361 是一款采樣速率為 500kSPS 的 16 位雙路模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，該轉(zhuǎn)換器具有 4 個全差分輸入通道，兩兩一對，以實(shí)現(xiàn)同步高速信號采集。采樣保持放大器的輸入端是全差分的，此外， ADC 的輸入端也保持為全差分。這使該 ADC 具有卓越的共模抑制能力：在 50kHz 時為 80dB，這在高噪聲環(huán)境下非常重要。

新型 MSP430F2013 等 MSP430 器件具有通用串行接口(USI)，因而可用于非常簡單直接的接口，該接口不需要“粘接邏輯”且需要的軟件開銷也很少。有的應(yīng)用要求對同步數(shù)據(jù)采集的通道實(shí)現(xiàn)精確定時，這時我們就能用這種接口來獲取所需的系統(tǒng)結(jié)果。

硬件

ADS8361EVM ADS8361 是德州儀器 (TI) 推出的串行 ADC 電機(jī)控制產(chǎn)品系列產(chǎn)品。EVM 提供了相關(guān)平臺，以演示配合不同 TI DSP 與微控制器時ADS8361 ADC 的功能，并針對定制的最終用戶應(yīng)用提供了方便地存取所有模擬與數(shù)字信號的功能。

圖1 硬件接口結(jié)構(gòu)圖

eZ430-F2013 開發(fā)工具

eZ430-F2013 是完整的 MSP430 開發(fā)工具，包括評估 MSP430F2013 所需的全部軟硬件。我們用可便利的 USB 存儲棒提供該硬件。eZ430-F2013 采用 IAR 嵌入式工作臺集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，以提供完整的仿真功能，該器件提供獨(dú)立系統(tǒng)設(shè)計(jì)與可拆卸目標(biāo)板兩種選項(xiàng)，以便于集成至現(xiàn)有設(shè)計(jì)中。更多詳情，敬請?jiān)L問：www.ti.com/ez430。

硬件接口

連接 eZ430-F2013 與 ADS8361EVM 的最低要求是采用簡單的三線接口（見表 1）。硬件連接如圖 1 所示。ADS8361 的 CLOCK、(RD + CONVST) 與 Serial Data A 引腳分別連接至 USI 端口的 SCLK、MOSI 與 MISO 引腳。chip select (CS) 引腳接地，因?yàn)槎丝谏现环胖靡粋� ADC。如果總線上掛接多個器件，那么芯片選擇引腳應(yīng)由 MSP430 器件上可用的 GPIO 控制。

軟件接口

MSP430 的所有軟件都采用 IAR 嵌入式工作臺 (Kickstart 版本) 編寫編譯。該軟件是 IDE 的免費(fèi)版，并可在 www.ti.com/ez430 網(wǎng)站的工具支持 (TOOL SUPPORT) 部分下載。您也可請求獲得示例中使用的代碼。

USI 設(shè)置

USI 模塊提供支持同步串行通信方案的基本功能。USI 具有內(nèi)置硬件功能，從而簡化了 SPI 通信的實(shí)施。此外，USI 模塊還具有中斷功能，能進(jìn)一步降低軟件的開銷。

圖2 完整的單通道轉(zhuǎn)換周期

USI 控制寄存器 0 和 1（USICTL0 和 USICTL1）設(shè)置串行接口的基本操作。通過在 USICTL0 中設(shè)置 3, 5, 6 和 7 位，可在 SPI 主模式下配置端口。此外，還可在 USICTL1 中設(shè)置 USI 計(jì)數(shù)器中斷，從而以最小的軟件開銷有效地實(shí)現(xiàn) SPI 通信。

串行時鐘的極性、信號源及速度都可通過設(shè)置 USI 時鐘控制寄存器 (USICKCTL) 得到控制。就本文而言，時鐘極性設(shè)為零（保持為低），時鐘源為 SMCLK，分頻系數(shù)為一。

位時鐘和移位寄存器配置在 USI 端口中實(shí)現(xiàn)控制，由 USI 位計(jì)數(shù)寄存器 (USICNT) 的位設(shè)置決定。USICNT 寄存器有 5 位，每次可提供多達(dá) 32 個 SCLK 周期。如果 USICNT 設(shè)為 0×13，MSP430 將在每個轉(zhuǎn)換周期向 ADS8361 發(fā)送 19 個串行時鐘。將 USICNT 寄存器的 USI16B 位置 1，可使移位寄存器發(fā)揮 16 位發(fā)送/接收緩存的作用。所發(fā)送的數(shù)據(jù)根據(jù) MSB 排列，以首個 SCLK 周期開始。

開始轉(zhuǎn)換

們將 USI 端口的 MOSI 輸出連接到 ADS8361 上的 RD 和 CONVST 輸入上，就能開始轉(zhuǎn)換周期，轉(zhuǎn)換結(jié)果提供給該器件的串行數(shù)據(jù)輸出引腳。

ADS8361 將在第四個 SCLK? 周期開始輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果（先是 MSB）。由于移位寄存器保留最后 16 位的接收數(shù)據(jù)，因此我們采集全部 16 位轉(zhuǎn)換結(jié)果，用于進(jìn)一步的處理。圖 2 中的時序圖顯示了整個過程。

ADS8361 工作模式

ADS8361 有四種由 M0 及 M1 引腳控制的工作模式。ADS8361EVM 提供的跳線可靜態(tài)設(shè)置工作模式。在 MSP430 上采用 GPIO 輸出后，還能通過微控制器來控制工作模式。

就雙通道工作而言，EVM 應(yīng)在模式 I 和 II 中配置。根據(jù)所采用 MSP430 器件的不同，用戶在決定如何接收轉(zhuǎn)換結(jié)果時有著若干選擇。具有多個串行端口的器件可同時從 ADS8361 的 Serial Data A 與 Serial Data B 輸出引腳接收數(shù)據(jù)。這種方法將設(shè)置一個端口作為 SPI 主設(shè)備而另一個端口為 SPI 從設(shè)備。主 SPI 端口將與從端口共享 SCLK，兩個串行輸出引腳將被連接至 MISO 與 MOSI。

雙通道同步采樣就 eZ430-F2013 而言，由于只有一個串行端口，也就是說，ADS8361 必須在 Mode II 中設(shè)置，才能從同步采樣的兩個輸入通道接收轉(zhuǎn)換結(jié)果。該模式將兩個轉(zhuǎn)換結(jié)果都提供給 Serial Data A