單片機在高速數據采集中的接口設計

概述

TMS320VC5402是TI公司的第五代DSP專(zhuān)門(mén)基于數字信號處理的低功耗的DSP芯片，工作頻率高達10ns，在數字信號處理中應用廣泛。該芯片提供了2個(gè)MCBSP，既可以工作在SPI模式又可以工作在通用串口模式，在系統設計中應用靈活。MAX121是MAXIM公司推出的帶有專(zhuān)用DSP接口的14位具有片上T/H、低漂移、低噪聲、低功耗快速轉換的模擬/數字轉換器，功耗只有210mW，轉換時(shí)間為2.9 s，78dB的SIND，可以和TMS320系列DSP、ADSP系列和Motorola系列單片機進(jìn)行連接，設計簡(jiǎn)單。

MAX121芯片介紹

MAX121工作參數

VDD對DGND 0.3～+6V；VSS對DGND 　 +0.3～ 7V；

AIN對AGND 15V；　　AGND對DGND 0.3V；

數字輸入對DGND（CS、CONVST、MODE、CLKIN、INVCLK、INVFRM）-0.3(Vdd+0.3V)；

數字輸出對DGND(SFRM、FSTRT、SCLK、SDATA)　+0.3(Vdd+0.3V)；強度超出上述極限參數可能導致器件的永久性損壞。這些參數只是極限參數，并不意味著(zhù)在極限參數條件下，或者任何其它超出技術(shù)規范規定的工作條件下器件能有效工作。

MAX121的工作原理 如圖2，當轉換開(kāi)始時(shí)，緩沖器與AIN端斷開(kāi)，對輸入信號采樣。在轉換結束時(shí)，緩沖器輸入端又連接到AIN端，而且保持電容跟蹤輸入電壓。無(wú)論何時(shí)，只要轉換沒(méi)有進(jìn)行，T/H就處于跟蹤模式。在轉換開(kāi)始以后，保持模式啟動(dòng)時(shí)間接近10ns(窗口延遲)。從一次轉換到下一次轉換延遲變化的典型時(shí)間為30ps(窗口抖動(dòng))。 [NextPage]

電路時(shí)鐘頻率

MAX121工作時(shí)需要一個(gè)與TTL、CMOS電平兼容的時(shí)鐘，時(shí)鐘頻率的范圍從0.1～5.5MHz。為滿(mǎn)足2個(gè)時(shí)鐘周期400ns采集時(shí)間的要求，最大時(shí)鐘頻率限制在5MHz。由于內部T/H電壓下降速率的限制，所有模式的時(shí)鐘頻率不應低于0.1MHz。

輸出數據

轉換結果以16位串行數據流輸出，前14位為數據位(首先為MSB)，后2位為零。輸出數據為二進(jìn)制補碼形式。在CLKIN的上升沿，數據在SDATA端同步輸出。輸出數據可用FSTRT或者SFRM輸出來(lái)分幀。要求每次轉換最少為18個(gè)時(shí)鐘周期，以獲得有效輸出。

高速接口設計及編程

MAX121共有三種工作方式：

1 ）由/CONVST控制轉換；

2 ）/CS控制轉換；

3 ）連續模式。

三種模式中第一種是用于和DSP以及其他微處理器連接，第二種用于多個(gè)器件組合應用，第三種MAX121工作在連續轉換狀態(tài)下，應用于數據的連續采樣。