TMS320F2812的多通道高速同步交流采樣設計

摘要：在電力運行參數測控類(lèi)應用系統中，采用AD73360型A／D轉換器采集多路電壓和電流信號，使用TMS320F2812實(shí)現了高速同步采樣及電力參數在時(shí)域的計算；給出AD73360和TMS320F2812的硬件接口電路；采樣系統采用C語(yǔ)言編程，給出了主程序、多通道緩沖串行接口初始化過(guò)程等的流程圖；論述了采樣接收中斷、時(shí)域采樣數據處理等技術(shù)。通過(guò)測試驗證了設計方案的適用性和正確性。
關(guān)鍵詞：AD73360；TMS320F2812；同步采樣；電力參數；交流采樣

引言
多通道數據采集系統一般是在一塊印刷電路板上集成了模擬多路開(kāi)關(guān)、程控放大器、采樣／保持器、A／D轉換器等器件。這類(lèi)系統雖然可以采集多路模擬信號，但其實(shí)只有一路A／D轉換器。為了能夠采集多路模擬信號，本文采用美國ADI公司的AD73360型A／D轉換器及TI公司推出的2000系列DSP TMS320F2812，很好地實(shí)現了高速同步采樣。AD73360使用6線(xiàn)工業(yè)標準同步串行接口與CPU接口，TMS320F2812支持6線(xiàn)工業(yè)標準同步串行接口，所以AD73360與DSP經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)潔的連接后即可實(shí)現高速同步交流采樣。另外，由于A(yíng)D73360具有6個(gè)同時(shí)采樣的模擬量輸入通道，所以特別適合三相制電力運行參數測控類(lèi)應用系統。

1 AD73360介紹
AD73360是ADI公司推出的6通道模擬輸入前端的可編程處理器。由于采用調制型A／D轉換原理，具有良好的內置抗混疊性能，所以對模擬前端濾波器的要求不高。每個(gè)A／D轉換通道由程控放大器、高速采集的A／D調制器、抽去數字濾波器組成。放大器增益、采樣率、抗混疊數字濾波器的截止頻率均可編程設置。每個(gè)通道可以允許直流頻率為4 kHz的模擬信號通過(guò)，且能提供77 dB的信噪比。由丁其采樣率和輸入信號增益都是可編程的，當輸入時(shí)鐘頻率為16．384 MHz時(shí)，采樣頻率可分別設置為64 kHz、32 kHz、16 kHz、8 kHz。增益可在0～38 dB
之間選擇，因而它既適合大信號的應用，也適合小信號的應用。

AD73360內部共有8個(gè)控制寄存器，分別是CRA～CRH，它們所占用的地址為0～7，每個(gè)的長(cháng)度為8位。AD73360的同步串行接口能夠識別長(cháng)度為16位的來(lái)自DSP的控制字。其控制字格式如表1所列。

2 TMS320F2812的McBSP口介紹
TMS320F2812是32位的定點(diǎn)DSP，主頻可達150MHz，是目前用于測控系統、電機控制等領(lǐng)域中的熱點(diǎn)產(chǎn)品。芯片資源非常豐富，可簡(jiǎn)化外圍電路沒(méi)計。串行通信模塊包括兩個(gè)SCI口、一個(gè)SPI口、CAN總線(xiàn)和多通道緩沖串口McBSP，能滿(mǎn)足多種串行通信模式的需要。它有6條信號線(xiàn)：其中3條用于發(fā)送數據，分別為發(fā)送數據端MDXA、發(fā)送幀同步端MFSXA和發(fā)送時(shí)鐘MCLKXA；另外3條用于接收數據，分別是接收數據端MD RA、接收幀同步端MFSRA和接收時(shí)鐘MCLKRA。它能與多種串行接口器件直接通信，工作方式非常靈活，但同時(shí)也造成了端口配置復雜。McBSP有38個(gè)寄存器，這些寄存器可分為4類(lèi)：數據寄存器、控制寄存器、多通道寄存器和FIFO寄存器。

3 采樣系統的硬件設計
為獲得合適的采集的交流信號，三相電壓、電流先分別經(jīng)過(guò)電壓互感器TV、電流互感器TA的變換、電阻采樣和電容濾波變換，然后以差分方式輸入A／D轉換芯片內進(jìn)行采樣轉換。TMS320F2812有6條信號線(xiàn)。其中3條用于發(fā)送數據，它們是發(fā)送數據段MDXA、發(fā)送幀同步端MFS XA、發(fā)送時(shí)鐘MCLKXA。另外3條是接收數據端。它們是接收數據段MDRA、接收幀同步端MFSRA和接收時(shí)鐘MCLKRA。AD73360和TMS320F2812的硬件接口電路如圖1所示。圖中將4個(gè)幀同步信號連接成幀同步返同環(huán)方式。輸出幀同步信號SDOFS發(fā)送到TMS320F2812的輸入幀同步信號FSR，TMS320F2812的發(fā)送幀同步信號FSX輸出到自身的接收幀同步信號SDIFS，同時(shí)連接SDIFS和SDOFS，使其保持同步；AD73360的數據輸入信號SDI和輸出信號SDO分別與TMS320F2812的數據發(fā)送信號MDXA和數據接收信號MDRA相連；TMS320F2812的發(fā)送時(shí)鐘信號MCLKXA與接收時(shí)鐘信號MCLKRA都取自AD73360的時(shí)鐘輸出信號SCLK；鎖相環(huán)輸出的倍頻信號AD_SE直接觸發(fā)AD73360的激活信號SE，從而實(shí)現同步鎖相采集。