80C32E單片機與TLV2548串行A／D的接口設(shè)計

O 引言
    TLV2548是TI公司生產(chǎn)的12位、多通道、小尺寸、低功耗、高速串行A／D轉(zhuǎn)換芯片，它有一個專與DSP連接的幀同步(FS)信號，故可廣泛用于DSP高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。
    MCS-51系列單片機歷經(jīng)了多年的發(fā)展，其應(yīng)用技術(shù)已十分穩(wěn)定可靠。TLV2548尺寸小、接口簡單。且這兩種芯片都有過上天飛行的經(jīng)歷，因此，可以適用低成本、控制簡單、數(shù)據(jù)處理量不大、可靠性要求較高的航天產(chǎn)品中。
    為此，本文將介紹80C32E單片機與TLV2548的接口電路及其控制程序的設(shè)計方法。

1 接口電路設(shè)計
    80C32E與TLV2548的接口電路如圖1所示。
    TLV2548提供了一個SPI串口。80C32E則采用通用I／O口(P1)，并通過軟件編程產(chǎn)生SPI串行接口信號，從而實現(xiàn)對TLV2548的控制與數(shù)據(jù)的讀寫。
    TLV2548有5個控制引腳、FS、SCLK、和。其中FS為DSP專用幀同步信號，在微控制器控制方式時，可將其接高電平；為低電平時，片內(nèi)的模擬電路與參考電路進入節(jié)電狀態(tài)。由于本文不使用節(jié)電方式，因此將其接高電平。另外，引腳為轉(zhuǎn)換結(jié)束及向處理器請求中斷信號，的下降沿表示轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)可以輸出，本電路中，此信號沒有連接，因為TLV2548的轉(zhuǎn)換速度很快(3．6μs)，而單片機中斷與查尋方式不能提高時間效率，故采用軟件延時等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，這樣編程比較簡單，同時也可節(jié)省80C32E的硬件資源。數(shù)據(jù)線SDI與SDO為80C32E與TLV2548之間的數(shù)據(jù)傳輸線。
    TLV2548有單次(00)、重復(fù)(01)、掃描(10)及重復(fù)掃描(11)模式四種轉(zhuǎn)換模式，各模式的用法略有區(qū)別；有普通與擴展兩種采樣方式。擴展采樣方式的優(yōu)點在于A／D的采樣與轉(zhuǎn)換時間不受時鐘信號SCLK的限制，其采樣、轉(zhuǎn)換由電平控制。時間短、速度快。本文選用11重復(fù)掃描模式與擴展采樣方式，來對TLV2548中的6個通道(A0～A5)進行轉(zhuǎn)換。
    圖l中的MAX706為看門狗復(fù)位電路，OSCIC為16 MHz晶振。

2 控制程序設(shè)計
    80C32E與TLV2548之間的數(shù)據(jù)與命令是以16位二進制形式傳輸?shù)?。其命令格式為：?位命令+低12配置字。配置寄存器(CFR)讀出格式為：高4位忽略+低12位寄存器內(nèi)容。A／D轉(zhuǎn)換值(FIFO)讀出格式為：高12位轉(zhuǎn)換值+低4位忽略。
    80C32E接口控制程序的任務(wù)是產(chǎn)生A／D采樣和轉(zhuǎn)換信號，以及SPI串口時序，同時完成TLV2548的轉(zhuǎn)換啟動、轉(zhuǎn)換方式的設(shè)定及轉(zhuǎn)換結(jié)果值的讀取。其程序流程如圖2所示。

    下面結(jié)合圖1和圖2對TLV2548的接口控制程序進行介紹。
    首先是初始化，即上電后由80C32E對TLV2548進行配置。配置時，首先置SCLK(P1．3)為低電平。其次，置低(P1．6)，使信號產(chǎn)生一個下降沿。此時由于FS為高電平。這樣，當?shù)南陆笛貋砼R時，TLV2548默認為微控制器(μP)系統(tǒng)，它將復(fù)位內(nèi)部計數(shù)器并使能SDI與SD-O。最后，80C32E向TLV2548(CFR)寫入命令字A000H，從而完成對TLV2548的初始化，其程序代碼為：

    配置時?？蛇x用TLV2548外部參考電壓和內(nèi)部振蕩器，并選mode 11重復(fù)掃描模式，掃描序列為0一l一2—3—4—5，掃描序列長度3／4。其具體代碼為：


3 實驗結(jié)果
    當80C32成功執(zhí)行初始化配置后，通過清、置可向TLV2548發(fā)送6個脈沖，以啟動A／D采樣和轉(zhuǎn)換。A／D輸出下降沿表示轉(zhuǎn)換完成，其結(jié)果數(shù)據(jù)可以輸出。隨后的下降沿將使信號變?yōu)楦唠娖?，同時選中TLV2548并使SDI與SDO有效。最后，由80C32發(fā)出串行時鐘信號SCLK(P1．3)并通過SDI、SDO移出命令和讀入數(shù)據(jù)。圖3所示為運行上述程序后的TLV2548控制時序圖。

4 結(jié)束語
    目前，該方案已應(yīng)用于某航天任務(wù)中，實踐證明，本系統(tǒng)性能良好，并已通過電性、鑒定、正樣等產(chǎn)品驗收。鑒于單片機的兼容性，本文所介紹的接口電路與程序也可應(yīng)用于其它型號的MCS-51系列單片機中。