用MAX543實(shí)現DSP采樣系統的量程自動(dòng)轉換

給出了12位串行D／AMAX543在TMS320F206 DSP的采樣系統中實(shí)現量程自動(dòng)轉換的具體方法，并對MAX543中R－2R電阻網(wǎng)絡(luò )結構進(jìn)行了分析。討論了DSP的應用程序的設計，并給出了程序流程框圖。
關(guān)鍵詞：串行D／A，R┐2R電阻網(wǎng)絡(luò )，DSP，量程轉換
　　
　　在弱信號檢測電路中，經(jīng)常會(huì )因為傳感器的移動(dòng)、測試信號類(lèi)型變化等因素引起被測信號的改變。這時(shí)就需要對信號的增益進(jìn)行調節，為使調節達到精密測量要求，對于一些以DSP為信號處理機的采樣系統，應引入準確、實(shí)時(shí)的量程自動(dòng)轉換電路。
　　量程自動(dòng)轉換電路可以用運算放大器和模擬開(kāi)關(guān)構成，但對這種精密的、實(shí)時(shí)進(jìn)行微調的電路，我們采用一個(gè)由MAXIM公司的12位D／A轉換器MAX543組成的自動(dòng)調節增益轉換電路。利用DSPTMS320F206異步串口靈活控制功能，決定適當的信號放大倍數。本文先介紹MAX534和TMS320F206的原理與特性，然后討論量程自動(dòng)轉換電路的具體實(shí)現方法并給出具體匯編程序框圖。

1 12位串行數模轉換器MAX543
1．1　MAX543原理及特性
　　MAX543是一種12位電流輸出、乘法數模轉換器。它由一個(gè)12位的R－2R型DAC、一個(gè)串行輸入并行輸出的移位寄存器、一個(gè)DAC寄存器和控制邏輯電路組成。在時(shí)鐘信號（CLK）的上升沿，串行數據輸入端（SRI）的串行數據移位進(jìn)入MAX543，當所有的數據進(jìn)入后，LOAD端變?yōu)榈碗娖健?br />

　　MAX543可采用5V單電壓供電，數字輸入為T(mén)TL或5VCOMS相兼容的電平。MAX543采用的制作工藝可以保證±1／4LSB的線(xiàn)性度和優(yōu)于±1LSB的增益精度。數字輸入采用了防靜電措施。
1．2　MAX543的內部電路及工作過(guò)程分析
　　MAX543的數模轉換電路由一個(gè)R－2R電阻網(wǎng)絡(luò )和NMOS模選開(kāi)關(guān)組成，如圖2所示。根據輸入數據的變化來(lái)決定每一個(gè)模選開(kāi)關(guān)是接地還是與Iout端相連。
　　圖3為MAX543的工作時(shí)序圖。從第一個(gè)時(shí)鐘信號的上升沿開(kāi)始，MSB位開(kāi)始移入MAX543，在隨后的時(shí)鐘周期里，其余各位依次移入。當所有數據輸入后，再延遲30ns，LOAD端變?yōu)榈碗娖?，數據進(jìn)入到12位DAC寄存器中，進(jìn)一步控制NMOS模選開(kāi)關(guān)。
2TMS320F206的異步串口分析
　　TMS320F206是TI公司生產(chǎn)的定點(diǎn)、靜態(tài)COMS數字信號處理器。它采用先進(jìn)的哈佛結構（將數據空間和地址空間的總線(xiàn)分離）、具有片內外設、片內存儲器及專(zhuān)用的運算指令集，這些特點(diǎn)使得此器件使用靈活方便。TMS320F206的異步串口可用于不同期間的數據傳遞。
2．1　接口管腳與寄存器
異步串口由以下管腳組成：
　　TX：TX端從異步串口發(fā)送移位寄存器（AXSR）發(fā)出串行數據。
　　RX：RX端從異步串口接收移位寄存器（ARSR）接收串行數據。
　　IO0－IO3：通用I／O端口可以設置成為通用I／O端口，也可以設置成為UART的握手信號。
　　兩個(gè)片內寄存器進(jìn)行數據的發(fā)送和接收操作并且控制端口的操作：
　　·異步串行控制寄存器（ASPCR）　ASPCR的I／O地址為FFF5H，包括設置端口模式位。允許和禁止自動(dòng)波特率邏輯檢測，選擇中止位的數目，允許或禁止中斷。設置IO0－IO3，復位端口。
　　·I／O狀態(tài)寄存器（IOSR）　IOSR的I／O地址為FFF6H，包括輸入波特率、各種錯誤狀況、以及數據傳輸的狀態(tài)。檢測RX端的斷點(diǎn)、IO0－IO3的狀態(tài)，并且檢測IO0－IO3的變化。
2．2　異步串口的設置
ASPCR控制異步串口的操作。圖4給出了16位ASPCR的格式圖。
2．3　I／O狀態(tài)寄存器的設置
　　IOSR返回異步串口和I／O口（IO0－IO3）的狀態(tài)。圖5給出了16位IOSR寄存器的格式圖，IOSR的I／O地址是FFF6H。
3TMS320F206 DSP異步串口控制程控放大器的具體實(shí)現
3．1電路原理圖分析
　　具體實(shí)現的電路原理圖如圖6所示，量程自動(dòng)轉換電路由MAX543和AD公司出品的高速精密運算放大器AD711J組成，信號由DAC的RFB輸入，參考電壓端（Vref）與信號輸出端相連，運放的反向輸出端與MAX543的電流輸出端相連。
　　在MAX543和DSP的接口部分，LOAD端與XF相連，時(shí)鐘信號由IO0產(chǎn)生，IO1輸出控制增益的數據。通過(guò)這種連接方式，MAX543的R－2R電阻網(wǎng)絡(luò )起到了一個(gè)精密可調電阻的作用。
3．2數字輸入值與量程自動(dòng)轉換電路的放大倍數之間的關(guān)系
　　圖7給出的是量程自動(dòng)轉換電路的簡(jiǎn)化原理圖。設輸入的電壓為Vi，輸出電壓為V0，根據R－2R　　電阻網(wǎng)絡(luò )圖，Vi和V0的關(guān)系式為：