摘要：本文使用當(dāng)前普遍采用的tms320lf2407 dsp作為cpu，對其進行了8路并行a/d擴展。并對所選用a/d器件max155的性能和工作原理進行了介紹，最后，還給出了該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖和相應(yīng)的dsp軟件控制程序。

　　關(guān)鍵詞：dsp；串行a/d；并行高速a/d

1 引言

在計算機檢測系統(tǒng)中，由模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，是由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來完成的。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（data acquisition system，簡稱das）它是外部被測模擬信號進入測量系統(tǒng)的前置通道，有時也稱預(yù)處理系統(tǒng),是對輸入的模擬信號進行長時間的數(shù)字化測量，從而獲得大量數(shù)據(jù)以便進一步分析與處理的電路。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，a/d轉(zhuǎn)換器是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到測量的精度、分辨力、轉(zhuǎn)換速度。

本文采用美國ti公司生產(chǎn)的tms320c2000系列的tms320lf2407控制器作為控制芯片，tms320c2000系列是ti公司繼第二代定點dsp處理器和第三代定點dsptms320c5x之后出現(xiàn)的一種底價格、高性能的定點dsp芯片。tms320lf2407器件內(nèi)部集成了一個10位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc。該模塊能夠?qū)?6個模擬輸入信號進行采樣/保持和a/d轉(zhuǎn)換。但實際的測試需求是千變?nèi)f化的，利用dsp現(xiàn)有的a/d模塊往往不能解決所有問題。本文在tms320lf2407現(xiàn)有功能模塊的基礎(chǔ)上，采用了美國maxim公司生產(chǎn)的8路高速并行a/d芯片，對其a/d轉(zhuǎn)換功能進行了進一步的擴展，從而在實際的測試環(huán)境中能夠更好的適應(yīng)各種層次的測試需求。

2 8路高速并行a/d采樣max155芯片

max155芯片是一種高速多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它具有并行采樣/保持（t/h）功能，從而可消除輸入通道采樣的時間差。max155有8路模擬輸入通道，每一路通道都有它的采樣/保持模塊（t/h），各路采樣保持模塊同步采樣。每路通道a/d轉(zhuǎn)換時間為3.6us,結(jié)果保存在內(nèi)部的8×8ram寄存器中。max155還可以提供一路2.5v的參考輸出電壓。也可以對max155編程使其進入低功耗模式。

當(dāng)采用＋5v供電電壓單獨供電時，max155可以輸入單極性或者雙極性單終端或者差分輸入信號。對于需要更大動態(tài)范圍或者電平在地電平上下變動的輸入信號，max155的vss供電電源輸入端應(yīng)該接－5v。

向wr引腳輸出一個負脈沖可啟動轉(zhuǎn)換，通過向rd引腳發(fā)送負脈沖可以讀取保存在ram里的轉(zhuǎn)換結(jié)果，數(shù)據(jù)的輸入和輸出可通過max155的雙向數(shù)據(jù)口來實現(xiàn)，也可以通過硬件連接的方式使芯片僅工作在輸出方式。

2.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)架

　　系統(tǒng)硬件組成電路中，8路模擬信號輸入max155的模擬輸入端口ain0~ain7，可以通過對max155編程來決定同時采樣哪幾路信號，也可以通過編程配置為差分雙極性、差分單極性、單終端雙極性及單終端單極性等典型輸入方式。在這里對max155芯片的配置是通過dsp向max155數(shù)據(jù)端口寫入數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。由于2407的數(shù)據(jù)線有16位，而max155僅有8位數(shù)據(jù)線，故選用2407的低8位數(shù)據(jù)線作為數(shù)據(jù)輸出線。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存在芯片內(nèi)部的一個8×8位的ram中，通過向max155的rd管腳發(fā)送負脈沖，dsp控制器可依次讀取保存在ram中的轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖中cs為max155片選信號，由dsp的地址輸出引腳信號a0和外部空間選通引腳信號is共同決定。另外，max155還需外接一路頻率為5m的時鐘輸入信號，這可以由dsp的clkout端提供。采樣數(shù)據(jù)讀入到dsp后，可以通過dsp內(nèi)部集成的sci（串行通信接口）模塊，通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。上位機一般采用pc機，這樣，利用pc機強大的功能，可以對輸入數(shù)據(jù)進行各種處理如保存、顯示、打印或者計算等等，也可以利用計算輸出的結(jié)果進一步對外圍設(shè)備進行控制。

2.2系統(tǒng)的軟件組成

max155為可編程a/d轉(zhuǎn)換芯片，在實現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換前必須對其進行配置，其配置寄存器各位的定義如表一所示：

　　max155典型的工作過程如下：

⑴通過向配置寄存器輸入數(shù)據(jù)對各通道進行轉(zhuǎn)換前配置，配置方法可參看表一。

⑵向max155芯片發(fā)送wr脈沖，啟動所有已配置通道進行采樣（此時應(yīng)置inh＝0），轉(zhuǎn)換開始時，busy線電平變低，轉(zhuǎn)換結(jié)果保存在ram中，當(dāng)busy線走高時轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)果保存在ram中。

⑶置inh位為1，2407發(fā)送的每一個讀脈沖將從ram中讀取一路轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng)循環(huán)讀取所有的轉(zhuǎn)換結(jié)果后，下一個讀信號將又從最低配置通道開始讀取。

⑷要使用先前的配置啟動一個新的轉(zhuǎn)換，可重復(fù)2和3步。

在本系統(tǒng)中，我們對各通道的配置情況為：

通道（1、0）： 差分，雙極性；

通道2 ： 單終端，單極性；

通道3 ： 單終端，雙極性；

通道4 ： 單終端，雙極性；

通道5 ： 單終端，單極性；

通道（6、7）： 差分，雙極性。

相應(yīng)的配置程序如下：

*scsr1=0x0efe;

wsgr=0x0040；

outport(0x01,0x71);