TLC5620I與TMS320F2812的接口設計

1 引言

　　近年來(lái)，數字信號處理器(DSP)的應用越來(lái)越廣泛，其中TMS320F2812作為目前數字控制領(lǐng)域中性能較高的DSP芯片，被廣泛應用于電機控制、工業(yè)自動(dòng)化、家用電器和消費電子等領(lǐng)域。由于TMS320F2812本身不具有D／A轉換模塊，因此在很多需要模擬量輸出的控制場(chǎng)合受到限制。所以D／A轉換芯片如何與TMS320F2812進(jìn)行接口，成為數字信號處理系統需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。這里介紹了四路8位電壓輸出數字一模擬轉換器TLC5620I，并給出TLC5620I與TMS320F2812串口接口的軟、硬件設計實(shí)現方法。

　　2 TMS320F2812的SPI工作原理

　　TMS320F2812的SPI模塊的9個(gè)寄存器用來(lái)控制SPI的操作，其中SPICCR設置SPI的軟件復位、移位時(shí)鐘極性字符長(cháng)度；SPICTL設置SPI的時(shí)鐘相位、工作模式等；SPISTS中包括溢出標志位、中斷標志位等；SPIBRR設置SPI波特率；SPIRXBUF和SPITXBUF為數據接收和發(fā)送緩沖寄存器，SP-IDAT用于發(fā)送／接收移位寄存器；SPIRXEMU僅用于仿真；SPIPRI控制中斷優(yōu)先級。該器件的SPI接口有一個(gè)16級的FIFO，用來(lái)減少CPU的開(kāi)銷(xiāo)。圖1為SPI模塊與CPU接口結構框圖。

　　由圖1可知，SPI模塊數據傳輸由40、41、34、35引腳完成，其引腳功能見(jiàn)表1。

　　TMS320F2812支持125種不同的波特率和4種不同的時(shí)鐘模式。根據SPI的工作模式(從動(dòng)或主控)，引腳SPICLK可分別接收一個(gè)外部的SPI時(shí)鐘信號或由片內提供SPI時(shí)鐘信號。

　　在該設計中，SPI工作在主控模式，SPI時(shí)鐘由片內的SPI產(chǎn)生并由SPICLK引腳輸出。TMS320F2812波特率的設置是由系統的低速外設模塊時(shí)鐘頻率LSPCLK和SPI主控制器中的SPIBRR寄存器的值決定的，其計算公式如下：

SPI波特率=LSPCLK／(SPIBRR+1)SPIBRR=3～127

SPI波特率=LSPCLK／4 SPIBRR=0、1、2

　　引腳SPICLK上的四種不同的時(shí)鐘模式是由時(shí)鐘極性位和時(shí)鐘相位位控制的，其中時(shí)鐘極性位選擇時(shí)鐘有效沿為上升沿還是下降沿，時(shí)鐘相位位則設定是否選擇時(shí)鐘的1/2周期延時(shí)。四種不同的時(shí)鐘模式如表2所示。

　　3 TLC5620I簡(jiǎn)介

　　TLC5620I是四路8位電壓輸出數模轉換器(DAC)，帶有緩沖基準輸入端(高阻抗)，包含上電復位功能以確?？芍貜蛦?dòng)，用5 V電源工作。DAC產(chǎn)生范圍在基準電壓一倍或兩倍與地(GND)之間的輸出電壓，且DAC是單調變化的。TLC5620I使用4個(gè)電阻串(resistor-string)來(lái)實(shí)現D／A轉換。每個(gè)D／A轉換的核心是帶有256個(gè)抽頭的單電阻，分別對應256個(gè)可能的代碼。每個(gè)電阻串的一端連接到GND端，另一端由基準輸入緩沖器的輸出饋電。通過(guò)使用電阻串保持單調性。線(xiàn)性度取決于電阻元件的一致性以及輸出緩沖器的性能。由于輸入端是經(jīng)過(guò)緩沖的，所以DAC對于基準源總是呈現為高阻抗負載。每一個(gè)DAC的輸出由可配置增益輸出放大緩沖，它可以配置為一倍或兩倍增益。

　　通過(guò)簡(jiǎn)單的3線(xiàn)串行總線(xiàn)可數字控制TLC5620I，此總線(xiàn)與CMOS兼容且易于與所有常用的微處理器作為控制器器件接口。11位的命令字由8位數據(D0～D7)，2個(gè)DAC選擇位(A0、A1)和1個(gè)范圍位(RNG)組成。后者允許在一倍或兩倍輸出范圍之間作選擇。DAC寄存器是雙緩沖的，允許完整的新數值組寫(xiě)入器件，然后DAC輸出通過(guò)LDAC端的控制同時(shí)更新。每個(gè)通道輸出的電壓V0由下式計算：

V0=REF×(CODE／256)×(1+RNG bit value)

　　式中，REF為相應通道基準電壓，CODE是從數據位(D7～D0)計算出的十進(jìn)制數，RNG是范圍位串行控制字的0或1。

　　4 TLC5620I和TMS320F2812的接口電路

　　圖2為T(mén)LC5620I和TMS320F2812的接口電路。