基于ADμC812的在系統(tǒng)可編程數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計

1在系統(tǒng)可編程

在系統(tǒng)可編程（In System Programmable,ISP）技術(shù)使得使用者能夠在目標(biāo)系統(tǒng)中，或者在電路板上對可編程器件進行編程或反復(fù)編程。這個編程過程可在系統(tǒng)的開發(fā)、制造過程中甚至在應(yīng)用現(xiàn)場進行。

在系統(tǒng)可編程器件的編程通常通過PC機實現(xiàn)。在編程過程中，器件無需從電路板上拔除，所需要的編程電壓與器件的工作電壓相同，不需要專門的編程器支持。

2ADμC812介紹

2.1ADμC812的總體介紹

ADμC812是一種把8位微控制器（指令集與8051微控制器兼容）和12位A/D轉(zhuǎn)換器以及12位D/A轉(zhuǎn)換器等外圍電路集成在一塊芯片上的12位數(shù)據(jù)采集集成電路，他的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

芯片中與8051兼容的CPU由在片8 kB FLASH/EE程序存儲空間，640 B FLASH/EE和256 B SRAM數(shù)據(jù)存儲空間支持。

在模擬信號處理方面，ADμC812提供8通道、12位、200 KSPS的A/D轉(zhuǎn)換器；提供2通道、1 2位的D/A轉(zhuǎn)換器。芯片還提供上述轉(zhuǎn)換所需要的參考電源，同時具有轉(zhuǎn)換結(jié)果的校準(zhǔn)能力。

ADμC812其他外圍功能包括監(jiān)視定時、通用定時/計數(shù)、電源管理、ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果的直接存儲（DMA）等功能。在數(shù)字信號傳輸方面，該芯片提供4個8位并行I/O接口、與SPI兼容的串行接口和標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口。

2.2外部存儲器接口

ADμC812可以訪問64 K外部程序存儲器和16 M外部數(shù)據(jù)存儲器。對外部程序存儲器的訪問與標(biāo)準(zhǔn)的8051芯片相同。對容量達16 M外部數(shù)據(jù)存儲器的訪問電路圖如圖2所示。要訪問1 6 M數(shù)據(jù)存儲器需要24條地址線，ADμC812的數(shù)據(jù)指針（DPTR）由3個特殊存儲器（DPP，DPH和DPL）組成。在訪問數(shù)據(jù)存儲器時，首先分別通過P0口和P2口送出特殊存儲器DPL和DPP中的地址，他們由ALE信號控制鎖存，然后再由P2口提供特殊存儲器DPH中的地址，通過上述2個步驟產(chǎn)生 24位地址信號。

2.3A/D轉(zhuǎn)換的DMA工作模式

A/D轉(zhuǎn)換的DMA工作模式允許A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果不通過CPU直接進入外部數(shù)據(jù)存儲器，他使得A/D轉(zhuǎn)換的速率達到200 KSPS。

在這個模式工作期間，CPU可以繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，但是不能訪問P0口和P2口。在進入這個模式工作前，外部數(shù)據(jù)存儲器應(yīng)被寫入待進行A/D轉(zhuǎn)換的通道號。一個標(biāo)準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換的DMA工作模式包含以下3個步驟：
　　(1)從外部數(shù)據(jù)存儲器讀取待轉(zhuǎn)換的通道號。
　　(2)完成該通道的A/D轉(zhuǎn)換。
　　(3) 把該通道的4位通道號和12位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果組合成2個8 B存儲到外部數(shù)據(jù)存儲器。

上述過程是以流水線方式工作以保證200 KSPS的A/D轉(zhuǎn)換速率。

2.4ADμC812的在系統(tǒng)可編程

ADμC812的存儲器采用FLASH/EE存儲技術(shù)，這種技術(shù)把EPROM存儲器的高密度特點和E2P ROM存儲器的在線可重復(fù)編程特點結(jié)合在一起。FLASH/EE存儲器技術(shù)使得ADμC812可以在在線情況下被裝入程序代碼。在線載入程序代碼是通過芯片的標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口實現(xiàn)的，因此這個過程也被稱作串行下載。應(yīng)用ADμC812的串行下載能力，用戶可以在不把芯片從系統(tǒng)上取下來的情況下對其進行編程，而且編程過程并不需要編程器提供支持?；谶@樣的串行下載能力，ADμC812可以在應(yīng)用現(xiàn)場很方便地對他內(nèi)部的應(yīng)用程序進行升級。

ADμC812串行下載工作模式可以通過在加電時或者手工復(fù)位時把芯片管腳（PSEN）通過一個電阻（典型值為1 kΩ）接地來進入。當(dāng)進入串行下載工作模式，芯片的下載過程將啟動。這個過程完成對芯片標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口的配置、與管理下載過程的主機通信、準(zhǔn)備接收下載程序代碼到片內(nèi)程序存儲空間。程序下載時的編程電壓和ADμC812正常工作時的電壓相同，工作電壓范圍為2.7~5.5 V，不需要專門的高編程電壓。

ADμC812 QuickStart開發(fā)系統(tǒng)支持串行下載的執(zhí)行，他的工作不需要硬件支持。開發(fā)系統(tǒng)不僅支持串行下載，也支持程序調(diào)試和仿真，其內(nèi)容包括單步、斷點和全部在片外圍的調(diào)試。ADμC812 QuickStart開發(fā)系統(tǒng)基于Windows操作系統(tǒng)工作，他與ADμC812的通信通過PC機的串行口（COM）實現(xiàn)。管理下載過程的主機也可以使用其他型號微處理器或者DSP芯片。

串行下載時數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)母袷綖椋?/p>

通過串行下載實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸，ADμC812 QuickStart開發(fā)系統(tǒng)可以完成ADμC812片內(nèi)FLASH / EE程序存儲器的擦除、片內(nèi)FLASH/EE數(shù)據(jù)存儲器的擦除、片內(nèi)FLASH/EE程序存儲器的編程、片內(nèi)FLASH/EE數(shù)據(jù)存儲器的編程和控制下載到片內(nèi)FLASH/EE程序存儲器的程序代碼的執(zhí)行。為簡化FLASH/EE存儲器的串行編程過程，在ADμC812芯片中嵌入了一個下載/調(diào)試模塊。

3電路硬件設(shè)計

以ADμC812為核心在系統(tǒng)可編程數(shù)據(jù)采集電路原理圖如圖3所示。電路主要包括ADμC812與管理下載過程的PC機的串行通信電路、系統(tǒng)復(fù)位電路、A/D轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動電路、D/A轉(zhuǎn)換器的緩沖電路和系統(tǒng)供電去耦電路。

ADμC812 QuickStart開發(fā)系統(tǒng)通過PC機的串行口（COM）、芯片的標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口實現(xiàn)與ADμC812芯片通信。當(dāng)應(yīng)用PC機通過串行編程模式向 ADμC812芯片下載程序代碼時需要一個外部裝置完成TTL/CMOS電平到RS 232電平之間的轉(zhuǎn)換。AD公司的ADM202是一種雙通道RS 232驅(qū)動/接收芯片，他的內(nèi)部有一個高效率的電荷泵，借助外部0.1 μF的電 容，如圖3所示ADM202外部連接的5個電容，該芯片僅用一個+5 V電源即可產(chǎn)生滿足RS 232 電平要求的輸出。

前面介紹了一種采用ADμC812單片機芯片設(shè)計的具有在系統(tǒng)可編程能力的數(shù)據(jù)采集電路。 該電路可以方便地在應(yīng)用現(xiàn)場對系統(tǒng)進行升級，而且在設(shè)計調(diào)試階段不需要專用硬件開發(fā)設(shè) 備和編程設(shè)備的支持。有效地解決了系統(tǒng)的升級，尤其是移動設(shè)備的系統(tǒng)開發(fā)和升級問題。

參考文獻
1］ ADμC812MicroConverter.○R,Multichannel12Bit ADC with Embed ded FLASH MCU. Technical Data Sheet.Analog Device Inc,2002 .
2］ ADM202/ADM203Highspeed,5V,0.1μFCMOSRS 232 Driver/Receiver Technical Data Sheet. Analog.Devices Inc, 2001.