多路跟蹤濾波同步數據采集系統的研究
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在編程模式下，AD73360L首先在SCLK的下降沿檢測輸入幀同步SDIFS，當檢測到SDIFS高電平后，從下個(gè)周期開(kāi)始，在SCLK的下降沿將SDI線(xiàn)上的命令控制字的1位移入AD73360L的移位寄存器，連續移位16次，一個(gè)命令控制字接收完畢，存入對應的寄存器中。然后重復上述過(guò)程，直到接收到新的工作模式控制字后，才能轉入新的工作模式。
在數據模式下，只能輸出采樣值。當AD73360L完成一次數據采集后，首先在SCLK的上升沿向SDOFS發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘周期高電平的輸出幀同步信號，將一個(gè)采樣值裝入移位寄存器，然后從下個(gè)周期開(kāi)始，在SCLK的上升沿將移位寄存器中的采樣值移位到SDO線(xiàn)上，連續移位16次，一個(gè)采樣值發(fā)送完畢，重復上述過(guò)程，直到6個(gè)采樣值發(fā)送完畢。當下次AD轉換完成后，重復上述過(guò)程，重新發(fā)送一組采樣數據。只有復位AD73360L，才能終止數據模式的輸出過(guò)程。
2.3 TMS320LF2407同步串行口
TMS320LF2407 DSP的16位同步串行口SPI可工作于主動(dòng)或從動(dòng)兩種工作方式[6]。它只有一個(gè)移位寄存器，僅含有4條通訊總線(xiàn)：SPISOMI 從動(dòng)輸出/主動(dòng)輸入數據線(xiàn)；SPISIMO 從動(dòng)輸入/主動(dòng)輸出數據線(xiàn)；SPICLK 串行同步時(shí)鐘；SPISTE 從動(dòng)方式SPI端口使能，由主控機輸入，低電平有效。當SPI接口有多個(gè)數據發(fā)送和接收時(shí)，在SPICLK控制下，數據是連續傳輸，各數據間沒(méi)有間隔，除非SPISTE無(wú)效，才能停止數據的傳輸。
2.4 TMS320LF2407與AD73360L接口電路
通過(guò)以上分析可知，它們之間的通訊方式存在以下三個(gè)不匹配的地方。
(1)AD73360L發(fā)送或接收數據是根據幀同步信號實(shí)現數據起始位的識別，在時(shí)鐘SCLK的控制下，通過(guò)移位方式進(jìn)行數據通訊。TMS320LF2407僅提供4條通訊總線(xiàn)，輸出數據時(shí)，不能提供輸出幀同步信號，因而造成接收命令錯誤；接收數據時(shí)，因不能識別AD73360L發(fā)出的輸出幀同步信號，而造成接收數據錯位。
(2)AD73360L發(fā)送或接收數據，在兩個(gè)數據間至少存在一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間間隔，TMS320LF2407則是連續傳輸，在兩個(gè)數據間沒(méi)有時(shí)間間隔。
(3)AD73360L只能工作在主動(dòng)方式，不能向DSP的SPI端口提供使能控制信號SPISTE，AD73360L不能啟動(dòng)TMS320LF2407接收或發(fā)送數據。
因此，TMS320LF2406與AD73360L的兩個(gè)同步串行接口不能直接匹配。為此設計了如圖5所示的通訊接口電路。通過(guò)軟硬件結合的方法，可以實(shí)現它們之間的雙向數據通訊。圖中AD73360L的兩個(gè)幀同步信號連接成幀同步返回環(huán)方式，即FDOFS輸出幀同步作為SDIFS輸入幀同步，同時(shí)也連接到DSP的XINT1的中斷輸入端，作為DSP的發(fā)送或接收數據的同步信號；ADC的SCLK作為DSP的移位時(shí)鐘信號；ADC的數據輸出SDO作為DSP的數據輸入SPISIMO；DSP的數據輸出SPISOMI作為ADC的數據輸入SDI；DSP的IOPE1輸出作為SPI端口使能SPISTE輸入；DSP的IOPE2輸出控制AD73360L的復位和片選使能。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/194864.htm
3 通訊軟件設計
首先，TMS320LF2407 DSP的IOPE1輸出端置1，禁止SPI接口通訊，DSP的IOPE2輸出端置0，使AD73360L復位；然后，初始化DSP的SPI通訊接口，設置SPI為從動(dòng)工作方式和數據發(fā)送方式。當AD73360L可靠復位后，全部控制寄存器復位到零,默認最低的SCLK速率( DMCLK/8)和采樣率(DMCLK/2048)，它確保與低速微處理器的可靠通訊。當DSP將IOPE2輸出端置1時(shí)，AD73360L的復位過(guò)程結束并使片選CS使能。AD73360L復位之后，默認工作在編程模式，便于對AD73360L進(jìn)行初始化，并且在每個(gè)采樣周期輸出一個(gè)幀同步SDOFS。它既作為AD73360L的輸入幀同步信號,同時(shí)也作為DSP的XINT1的輸入。在對AD73360L進(jìn)行初始化階段，DSP查詢(xún)XINT1的狀態(tài)。當檢測到XINT1引腳的幀同步脈沖的上升沿時(shí)，將一個(gè)16位控制字發(fā)送至緩沖區；當DSP檢測到XINT1的下降沿時(shí)，把IOPE1置0，使SPISTE有效，允許發(fā)送數據。在SCLK的上升沿將數據移位到發(fā)送數據線(xiàn)SPISOMI上，然后在SCLK的下降沿，移入AD73360L內部的輸入移位寄存器。在發(fā)送數據時(shí)，DSP始終查詢(xún)SPI的狀態(tài)，當DSP查詢(xún)到一個(gè)控制字發(fā)送完畢時(shí)，立即把IOPE1置1，則SPISTE無(wú)效，禁止繼續發(fā)送。然后，DSP重新查詢(xún)XINT1引腳的幀同步脈沖，重復上述的發(fā)送控制命令字的過(guò)程。同時(shí)，AD73360L將接收的控制字存入相應的控制寄存器中。當最后一個(gè)控制字（數據工作模式字）輸出完畢時(shí)，AD73360L初始化過(guò)程結束，以后對其編程將無(wú)效，除非重新復位AD73360L。而DSP則重新初始化SPI接口，把它設置為輸入方式，并允許SPI接收中斷，允許XINT1下降沿中斷。每當一次A/D轉換完成后，AD73360L按規定時(shí)序連續發(fā)送6個(gè)采樣值和對應的6個(gè)同步脈沖，AD73360L的每個(gè)輸出同步脈沖的下降沿（即SCLK的上升沿），XINT1都產(chǎn)生一次中斷，中斷服務(wù)程序中把IOPE1置0使SPISTE有效，允許接收數據。在SCLK的每個(gè)下降沿，將AD73360L輸出的采樣值移入DSP內部的移位寄存器中。每當DSP接收一個(gè)16位采樣值后，SPI產(chǎn)生中斷，SPI中斷程序保存采樣值并把IOPE1置1使SPISTE無(wú)效，禁止接收數據。接口通訊軟件流程如圖6所示。
本文提出的由TMS320LF2407和AD73360L構成的數據采集與處理系統，將硬件鎖相環(huán)技術(shù)應用于16位串行Σ-ΔA/D轉換器，可對多路關(guān)聯(lián)信號同時(shí)、同步采樣和抗混疊跟蹤濾波，提高了系統的測量精度和抗干擾能力，且電路結構簡(jiǎn)單、成本低廉。文中還討論了不同結構的同步串行口接口電路的設計方法。給出的同步采集系統設計方案已應用于高精度三相電能表現場(chǎng)校驗儀和分布式變電站高壓設備絕緣在線(xiàn)監測裝置中，取得了良好的效果。
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