DSP和串行AD组成的高速并行数据采集系统.doc

DSP与串行A/D组成的高速并行数据采集系统
[日期:200577]
来源:今日电子  作者:吉林大学通信工程学院卢海军王树勋
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摘要:根据高速定点DSP芯片TMS320VC5402的多通道缓冲串口特点和串行A/D转换芯片TLV1572的工作特性,提出了两片串行A/D和一片DSP串口的通信方案。该系统充分利用了DSP的两个缓冲串口,可以使两路A/D转换数据高速并行传输。同时文中给出了系统的硬件原理图和软件设计的部分关键程序。
关键词:DSP;多通道缓冲串口;A/D转换;数据采集
引言
TMS320VC5402(以下简称C5402)是德州仪器公司1999年推出的定点数字信号处理器(DSP)。与TMS320C54x系列的其他芯片相比,C5402以其独有的高性能、低功耗和低价格受到了人们的广泛青睐。C5402增强外设有软件等待状态发生器、锁相环时钟发生器、6通道直接存储器访问(DMA)控制器、增强型8位并行主机接口(HPI)等。两个可编程的多通道缓冲串口(McBSP)能够全双工、快速地与其他同步串口进行数据交换,硬件连接简单,串口的工作模式和传送数据的格式可通过编程实现。
因为C5402内部没有集成A/D,因此在数据采集时需要使用A/D转换芯片,A/D芯片与C5402的接口设计成为一个重要的问题。A/D转换芯片一般有串行A/D和并行A/D。为了充分利用C5402所提供的多通道缓冲串口资源,简化系统设计,本文系统使用了TI公司的高速串行A/D来同时完成两路数据采集,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转换芯片,可以通过3或4个串行口线直接与DSP或其他数字微处理器串口相连,不需要外加逻辑,但是转换速度受SCLK供给时钟的限制。TLV1572与DSP的多通道缓冲串口相连是通过CS、SCLK、DO和FS四条线完成的,此时DSP的CLKR产生移位脉冲,FSR产生帧同步信号,并分别提供给TLV1572。当TLV1572与其他串口微处理器相连接时FS必须提供高电平,通过CS、SCLK、DO三条线来完成数据传输。当CS为高时,A/D芯片各管脚处于三态状态。在CS由高变低时,TLV1572检测FS引脚的状态来确定工作模式,若FS为低则为DSP模式,若FS为高则为其他微处理器模式。
图一 TL1572在DSP模式下的转换时序图
图二 TL1572在微处理器模式下的转换时序图
当TLV1572工作在DSP模式时,必须保证在CS变低时,FS为低电平,并且要锁存一定时间。CS为低时,DO跳出三态状态,但是直到FS为高时芯片才脱离休眠状态。TLV1572在每个时钟SCLK的下降沿检测FS的状态,一旦检测到FS为高,TLV1572开始采样。在FS的下降沿,A/D芯片通过移位时钟将数据移到DO上。在6个前导0传送之后,DSP可以在时钟的下降沿得到A/D转换的数据,如图1所示。在最低位移出之后,A/D芯片自动进入休眠状态,直到FS下一次有效。如果FS在16位传输完成后立即有效,则A/D开始新的数据转换,此时A/D为连续转换。若FS在TLV1572转换数据的过程中变高,则A/D芯片被复位,开始新的数据转换周期。因此可以通过设置FS,改变数据传输的位数。
当TLV1572工作在非DSP模式下