串行A/D與C5402組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　TMS320VC5402（以下簡(jiǎn)稱(chēng)C5402）是德州儀器公司1999年推出的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）。與TMS320C54x系列的其他芯片相比，C5402以其獨(dú)有的高性能、低功耗和低價(jià)格受到了人們的廣泛青睞。C5402增強(qiáng)外設(shè)有軟件等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)時(shí)鐘發(fā)生器、6通道直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（DMA）控制器、增強(qiáng)型8位并行主機(jī)接口（HPI）等。兩個(gè)可編程的多通道緩沖串口（McBSP）能夠全雙工、快速地與其他同步串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，硬件連接簡(jiǎn)單，串口的工作模式和傳送數(shù)據(jù)的格式可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。
　　因?yàn)镃5402內(nèi)部沒(méi)有集成A/D，因此在數(shù)據(jù)采集時(shí)需要使用A/D轉(zhuǎn)換芯片，A/D芯片與C5402的接口設(shè)計(jì)成為一個(gè)重要的問(wèn)題。A/D轉(zhuǎn)換芯片一般有串行A/D和并行A/D。為了充分利用C5402所提供的多通道緩沖串口資源，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本文系統(tǒng)使用了TI公司的高速串行A/D來(lái)同時(shí)完成兩路數(shù)據(jù)采集，大大提高了串口工作效率。
　　串行A/D芯片TLV1572
　　TLV1572是高速的十位串行A/D轉(zhuǎn)換芯片，可以通過(guò)3或4個(gè)串行口線(xiàn)直接與DSP或其他數(shù)字微處理器串口相連，不需要外加邏輯，但是轉(zhuǎn)換速度受SCLK供給時(shí)鐘的限制。TLV1572與DSP的多通道緩沖串口相連是通過(guò)CS、SCLK、DO和FS四條線(xiàn)完成的，此時(shí)DSP的CLKR產(chǎn)生移位脈沖，F(xiàn)SR產(chǎn)生幀同步信號(hào)，并分別提供給TLV1572。當(dāng)T-LV1572與其他串口微處理器相連接時(shí)FS必須提供高電平，通過(guò)CS、SCLK、DO三條線(xiàn)來(lái)完成數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)CS為高時(shí)，A/D芯片各管腳處于三態(tài)狀態(tài)。在CS由高變低時(shí)，TLV1572檢測(cè)FS引腳的狀態(tài)來(lái)確定工作模式，若FS為低則為DSP模式，若FS為高則為其他微處理器模式。
　　
　　圖一 TL1572在DSP模式下的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖
　　
　　圖二 TL1572在微處理器模式下的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖
　　當(dāng)TLV1572工作在DSP模式時(shí)，必須保證在CS變低時(shí)，F(xiàn)S為低電平，并且要鎖存一定時(shí)間。CS為低時(shí)，DO跳出三態(tài)狀態(tài)，但是直到FS為高時(shí)芯片才脫離休眠狀態(tài)。TLV1572在每個(gè)時(shí)鐘SCLK的下降沿檢測(cè)FS的狀態(tài)，一旦檢測(cè)到FS為高，TLV1572開(kāi)始采樣。在FS的下降沿，A/D芯片通過(guò)移位時(shí)鐘將數(shù)據(jù)移到DO上。在6個(gè)前導(dǎo)0傳送之后，DSP可以在時(shí)鐘的下降沿得到A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，如圖1所示。在最低位移出之后，A/D芯片自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，直到FS下一次有效。如果FS在16位傳輸完成后立即有效，則A/D開(kāi)始新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，此時(shí)A/D為連續(xù)轉(zhuǎn)換。若FS在TLV1572轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的過(guò)程中變高，則A/D芯片被復(fù)位，開(kāi)始新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換周期。因此可以通過(guò)設(shè)置FS，改變數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈粩?shù)。
　　當(dāng)TLV1572工作在非DSP模式下時(shí)，F(xiàn)S引腳必須接高電平。在每次轉(zhuǎn)換的過(guò)程中都必須提供16個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，若微處理器無(wú)法一次接收16位數(shù)據(jù)，可以分成8位兩次接收，兩次接收的時(shí)間間隔不能大于100μs，此時(shí)CS必須一直處于有效狀態(tài)。在DSP模式下轉(zhuǎn)換的開(kāi)始是由FS信號(hào)有效來(lái)決定的，而在微處理器模式下，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換CS有效后的第一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)上升沿開(kāi)始的，如圖2所示。在微處理器模式下，也可以通過(guò)設(shè)置CS來(lái)改變傳送的位數(shù)。