16位高速A/D轉(zhuǎn)換器在高速DSP處理器中的應(yīng)用

       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條程序總線和3條數(shù)據(jù)總線，流水線操作，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，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       
       #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);

      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。