AD7656-1菊花鏈的多通道數據采集接口設計

3．2 數據采集傳輸流程
通過(guò)定時(shí)器中斷來(lái)控制信號的采樣間隔，設定S3C2410A的定時(shí)器0作為采樣定時(shí)器，并設置其工作于PWM方式，定時(shí)器0的PWM輸出TOUTO作為AD7656-1的模數轉換控制信號CON-VST的輸入，引腳GPFO (EINTO)設置為下降沿觸發(fā)。A／D采樣操作時(shí)序如圖6所示。當采樣定時(shí)器中斷發(fā)生，TOUTO(引腳GPBO)輸出高電平，發(fā)送CONVST信號給菊花鏈上的每個(gè)AD7656-1開(kāi)始模數轉換。3μs后12個(gè)通道的數據全部轉換完，BUSY信號從高電平向低電平轉換，觸發(fā)EINTO中斷，開(kāi)始數據傳送；GPG9輸出低電平給AD7656-1(1)和AD7656-1(2)的CS引腳，同時(shí)S3C2410A的SPI通道0開(kāi)始讀數據。讀完12個(gè)通道的轉換結果后，GPG9恢復高電平輸出，TOUTO輸出低電平，完成一次采樣。等待下一個(gè)采樣定時(shí)器中斷發(fā)生，進(jìn)行下一個(gè)采樣?？赏ㄟ^(guò)設定定時(shí)器0的內部寄存器TC-MPBO的值來(lái)控制TOUTO輸出高電平的寬度TPH。

AD7656-1通過(guò)DOUT A發(fā)送采集到的數據給S3C2410A，其發(fā)送時(shí)序如圖7所示。當BUSY從高電平返回低電平時(shí)表示轉換結束，觸發(fā)外部中斷，EINTO，通知 S3C2410A啟動(dòng)SPI接收數據，CS信號變?yōu)榈碗娖介_(kāi)始串行傳輸。在整個(gè)傳輸過(guò)程中，CS一直維持低電平，直到傳輸完為止。

3．3 軟件設計
在對三相交流電進(jìn)行數據采集過(guò)程中，每個(gè)周期要求采樣256點(diǎn)，即20 ms采樣256點(diǎn)，也就是每78．125μs采樣一次。S3C241OA定時(shí)器O每78．125μs發(fā)生一次定時(shí)中斷，啟動(dòng)A／D轉換。12個(gè)通道的數據全部轉換完后，BUSY信號變低觸發(fā)外部中斷0，通知S3C2410A讀取數據。S3C2410A輸出片選信號CS給AD7656-1，并通過(guò)SPIO開(kāi)始讀取轉換結果。SPIO配置為主入從出(MISO)和MDA接收模式，因其只接收數據，故需同時(shí)發(fā)送啞元“OxFF”。把12路數據讀完，退出中斷，等待定時(shí)器下一次定時(shí)到，啟動(dòng)下一次轉換。待256點(diǎn)數據轉換完之后，暫停定時(shí)計數，進(jìn)行數據處理。完成后再次啟動(dòng)定時(shí)，完成下一個(gè)周期的256點(diǎn)采集，流程如圖8(a)所示。其包括兩個(gè)中斷子程序：采樣定時(shí)器中斷子程序，用于啟動(dòng)采樣信號CONVST并給外部中斷0置位，允許響應BUSY下降沿觸發(fā)中斷，如圖8(b)所示；外部中斷0(EINTO)子程序，用于啟動(dòng)SPIO接收數據，如圖8(c)所示。

4 結 論
本文介紹了16位模數轉換芯片AD7656-1的菊花鏈工作原理，設計了基于A(yíng)D7656-1菊花鏈與S3C2410A數據采集接口，可實(shí)現12通道、高精度的ADC。SPI串行傳輸具有占用微處理器I／O資源少，硬件連接簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。當菊花鏈中AD7656-1芯片數量較多時(shí)，為了提高數據傳輸效率并滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求，可以采用2個(gè)或3個(gè)串行口傳輸數據。主控處理器也可以采用DSP芯片，同樣能實(shí)現菊花鏈。本設計方案可廣泛應用于電力系統電能質(zhì)量監控、變電站保護測控IED等嵌入式系統。