16位高速A/D轉(zhuǎn)換器在高速DSP處理器中的應(yīng)用
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由于DSP有先進(jìn)的并行結(jié)構(gòu)使其特別適合于信號(hào)處理,故已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域和各類(lèi)儀器儀表的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。而在用數(shù)字信號(hào)微處理器構(gòu)成的智能儀器儀表中,外部的各種模擬信號(hào)必須通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信號(hào)后才能送入微處理器芯片。而B(niǎo)B公司的高精度轉(zhuǎn)換器ADS7805 style="COLOR: blue; TEXT-DECORATION: underline" >ADS7805具有較高的性能價(jià)格比,最高的轉(zhuǎn)換頻率可達(dá)100KHz,在儀器儀表中得到廣泛的應(yīng)用。ADS7805芯片有28腳雙排直插式或貼片式封裝,只需單端5V電源供電即可正常工作;芯片內(nèi)部含有采樣保持、電壓基準(zhǔn)和時(shí)鐘等電路,極大簡(jiǎn)化用戶(hù)的電路設(shè)計(jì),同時(shí)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。ADS7805采用CMOS工藝制造,功耗低(最大功耗為100mW),單通道輸入,模擬輸入電壓的范圍為±10V,采用逐次逼近式工作原理,轉(zhuǎn)換結(jié)果由16位數(shù)據(jù)線(xiàn)并行輸出,啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取上次轉(zhuǎn)換的結(jié)果可以同時(shí)進(jìn)行。
1、引腳及功能
ADS7805共有28個(gè)引腳,圖1為其引腳圖。這些引腳大體可以劃分為3類(lèi)。
i. 電源類(lèi)
數(shù)字電源Vdig(28腳)和模擬電源Vana(27腳)通常一起接到5V電源上;數(shù)字地DGND(14腳)和模擬地AGND1(2腳)、AGND2(5腳)通常共地;參考電壓端REF(3腳)對(duì)地接2.2μF鉭電容,則芯片內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生2.5V基準(zhǔn)電壓;參考電容端CAP(4腳)對(duì)地接2.2μF鉭電容。
ii.信號(hào)類(lèi)
模擬信號(hào)輸入端Vin(1腳);D15~D8(6腳到13腳)與D7~D0(15腳到22腳)為數(shù)字信號(hào)并行輸出口。
iii.控制信號(hào)類(lèi)
片選信號(hào)輸入端/CS(25腳);讀取結(jié)果/模數(shù)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入端R/C(24腳);轉(zhuǎn)換結(jié)果指示輸出端/BUSY(26腳);控制從總線(xiàn)讀出的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)換結(jié)果的高字節(jié)還是低字節(jié)信號(hào)輸入端BYTE(23腳)。
2、 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換和讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果
美國(guó)BB公司生產(chǎn)的ADS78XX系列A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的時(shí)序都比較特別,且大致相同,ADS7805的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖如圖2所示。
圖2 ADS7805的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖
首先要在R/C引腳輸入一個(gè)低電平信號(hào),此低電平信號(hào)的持續(xù)時(shí)間要求在40~7000ns之間;這時(shí)BUSY引腳電平被拉低表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換,在經(jīng)過(guò)了大約8μs(即為/BUSY信號(hào)保持低電平的時(shí)間)以后,轉(zhuǎn)換完成,BUSY引腳電平相應(yīng)變高;再把R/C腳電平拉高,此時(shí)ADS7805就會(huì)將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上。雖然轉(zhuǎn)換結(jié)果為16位,但對(duì)于具有16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)的DSP微處理器而言,不必分兩次讀入,故可將BYTE腳從始至終同一信號(hào)電平,當(dāng)BYTE腳為高電平時(shí),Pin6~13輸出低字節(jié),Pin15~22輸出高字節(jié);反之當(dāng)BYTE腳為低電平時(shí),Pin6~13輸出高字節(jié),Pin6~13輸出低字節(jié)。如果用/CS引腳來(lái)控制ADS7805的轉(zhuǎn)換,其時(shí)序同R/C引腳相似,故這里就不詳細(xì)說(shuō)明。ADS7805轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字結(jié)果是以補(bǔ)碼形式給出的,現(xiàn)給出其理想的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表,表1所列即為ADS7805的模擬電壓與其補(bǔ)碼形式的數(shù)字輸出關(guān)系, -10V~9.99512V為量程
表1 模擬電壓輸入和數(shù)字信號(hào)輸出關(guān)系
3、 與DSP的接口
TI公司的16-bit定點(diǎn)DSP TMS320F206,是一種低功耗器件,采用了改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),有1條程序總線(xiàn)和3條數(shù)據(jù)總線(xiàn),流水線(xiàn)操作,有高度并行32-bit算術(shù)邏輯單元、16*16-bit并行硬件乘法器、片內(nèi)存儲(chǔ)器、片內(nèi)外設(shè)和高度專(zhuān)業(yè)化的指令集。當(dāng)TMS320F206外接16MHZ的晶振,工作時(shí)鐘控制模式選為×1時(shí),可以將ADS7805的/CS腳接到DSP的/RD信號(hào)引腳,但為了減少控制線(xiàn),可以將/CS引腳直接接成低電平,R/C引腳接到DSP的擴(kuò)展輸出口,而/BUSY信號(hào)只需連接到普通的端入端口即可,如DSP的IO口、擴(kuò)展芯片74LS244的輸入口等。圖3是一個(gè)ADS7805與TMS320F206的典型接口電路。
4、 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)
TMS320F206的用戶(hù)可以用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言進(jìn)行源程序的編寫(xiě),而C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)易于維護(hù),可靠性高,可移植性好,故下面介紹用C語(yǔ)言編寫(xiě)的ADS7805的開(kāi)發(fā)程序。
源程序如下:
#include 5、 結(jié)束語(yǔ)
ADS7805為16位的A/D轉(zhuǎn)換器,它不僅分辨率高、轉(zhuǎn)換速度快,而且接口簡(jiǎn)單方便、應(yīng)用靈活,因而具有廣泛的應(yīng)用前景。筆者在GKNDC-H型高壓開(kāi)關(guān)特性精密測(cè)量?jī)x中就使用了ADS7805,并取得了很好的測(cè)量效果。
#include
ioport unsigned int port90ac;
ioport unsigned int porte0f7;
#define ic273n port90ac
#define ads7805 porte0f7
#define Wait asm(" nop ");
int i, ia[8]; double bv_coil,IA;
reg_aspcr=0x0e00; reg_iosr=0x0000;
asm( " clrc intm ");
ic273n=0x0008; Wait;
for(i=0;i<=7;i++)
{ ic273n=0x0000;
while ((reg_iosr&0x0004)==0x0004)
{ if (adt> 2; return();)
ic273n=0x0008; Wait;
ia[i]=(int)(ads7805&0xffff); }
IA=0; for (i=0;i<=7;i++)
{ if ia[i]<32767 pr[i]=((double)(ia[i]))*0.000305185;/*10/32767=0.000305185*/ else
pr[i]=((double)(ia[i]-65535))*0.000305185;
IA=IA+pr[i]*pr[i]; }
bv_coil = sqrt(IA/8);