來源：微計(jì)算機(jī)信息 作者：金健 林梅香

    摘要 設(shè)計(jì)了利用tms320lf2407a與epm3032a控制的ads7805多通道采集系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，介紹了系統(tǒng)的工作原理，詳細(xì)描述了ads7805、dsp及cpld之間接口的硬件與軟件設(shè)計(jì)。

    關(guān)鍵詞dsp；cpld；ads7805

    0 引言

    用于實(shí)時(shí)控制的嵌入式系統(tǒng)有多路模擬量輸入，要求對多路輸入進(jìn)行連續(xù)掃描并進(jìn)行高速高精度處理，具有16位16路差分輸入通道的ads7805能夠滿足系統(tǒng)通道數(shù)量及精度的要求。通道的快速切換及系統(tǒng)關(guān)鍵控制信號的產(chǎn)生成為制約系統(tǒng)性能的瓶頸，利用tms320lf2407a豐富的i/o接口及高頻時(shí)鐘，配合epm3032a靈活的譯碼功能，則可以控制ads7805進(jìn)行多個(gè)通道的高精度高速數(shù)據(jù)采集，由于采用了dsp與cpld等可編程器件，系統(tǒng)可操作性得到了保證，也極大地簡化了硬件電路。

    1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)以dsp與cpld為核心構(gòu)建，模擬信號從多路復(fù)用器接入，利用cpld使能或禁止其輸出，dsp的i/o引腳控制通道的選擇，當(dāng)選通一路時(shí)，多路復(fù)用器輸出差分再經(jīng)過運(yùn)放轉(zhuǎn)為單端信號作為adc的輸入，adc片選由dsp的i/o引腳控制，啟動(dòng)由cpld控制，當(dāng)片選有效時(shí)啟動(dòng)adc，并按照規(guī)定的時(shí)序控制片選信號，adc開始工作，轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到cpld譯碼得到的地址。adc與dsp之間的緩沖器件用來做電平匹配，利用cpld將其鎖定在選通狀態(tài)。adc在轉(zhuǎn)換完成時(shí)發(fā)起一個(gè)外部中斷到dsp，請求dsp處理轉(zhuǎn)換結(jié)果[1]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    2 硬件設(shè)計(jì)

    模擬信號輸入到多路復(fù)用器adg726（adi公司產(chǎn)品），1.8～5.5v電源供電，由引腳vdd輸入；接受16路差分或32路單端模擬信號輸入（引腳s1a～s16a，s1b～s16b）。da，db為差分信號輸出引腳；a0～a3是通道選擇控制引腳。片選引腳csa、csb低電平有效。引腳en、wr分別為芯片使能和寫使能，en低有效，wr上的有效電平波形如圖2所示。

     圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

     圖2 多路復(fù)用器adg726的控制時(shí)序圖

    信號從da，db引腳輸出之后，在到達(dá)adc之前先轉(zhuǎn)成單端信號，這里采用adi公司易用型運(yùn)放ad620，±12v模擬電源供電，電路連接如圖3所示。

     圖3 差分轉(zhuǎn)單端電路

    adi公司生產(chǎn)的低功耗16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ads7805為逐次逼近型結(jié)構(gòu)，+5v單電源供電，標(biāo)準(zhǔn)±10v輸入，最小采樣率100ksps。ref引腳接內(nèi)部或者外部參考電壓，用于設(shè)定模擬輸入電壓范圍，與模擬地之間連接一個(gè)2.2μf的鉭電容，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部參考；vana引腳是+5v模擬電源輸入端，并聯(lián)一個(gè)0.1μf和一個(gè)10μf的鉭電容接到模擬地上；vdig為數(shù)字電源輸入端，直接連到vana上。agnd1和agnd2是模擬地；cap引腳為參考緩沖電容，與模擬地之間接一個(gè)2.2μf鉭電容；dgnd是數(shù)字地；byte引腳電平?jīng)Q定轉(zhuǎn)換結(jié)果的字節(jié)位置，低電平時(shí)引腳6到13輸出結(jié)果的高8位，引腳15到22輸出結(jié)果的低8位，高電平時(shí)正好相反。當(dāng)啟動(dòng)引腳r//c為低時(shí)，片選cs的下降沿激活一次轉(zhuǎn)換。busy在轉(zhuǎn)換時(shí)保持低電平，轉(zhuǎn)換完成時(shí)變高。轉(zhuǎn)換結(jié)果由16個(gè)引腳并行輸出，經(jīng)過緩沖74lvth16245a做5v到3.3v的電平轉(zhuǎn)換到dsp，輸出引腳為三態(tài)驅(qū)動(dòng)。ads7805的控制時(shí)序如圖4所示

    圖 4 ads7805的控制時(shí)序

    系統(tǒng)的主控制器采用ti(德州儀器)公司的tms320lf2407a，3.3v靜態(tài)cmos工藝，40mips，具有16位地址總線，16位數(shù)據(jù)總線，3個(gè)獨(dú)立的存儲空間，包括可用的64k字程序空間，35.5k字