ADS8364與TMS320F2812的接口設計

　　0 引言

　　ADS8364是美國德州儀器公司(TI)的一款六通道、16位并行輸出、同步采樣的模數轉換器。該芯片提供了一個(gè)靈活的高速并行接口，可以直接與數字信號處理器TMS320F2812相連。本文主要介紹了這個(gè)接口的軟、硬件設計，著(zhù)重論述了這兩款芯片是如何配置啟動(dòng)和工作的。本設計廣泛應用于電機控制、多軸定位系統、三相功率轉換、多通道數據采集等場(chǎng)合。

　　1 芯片簡(jiǎn)介

　　ADS8364是一款六路模擬輸入、16位并行輸出的模數轉換器。六路模擬輸入分為三組(A,B 和C) ,每個(gè)輸入端都有一個(gè)保持信號來(lái)實(shí)現所有通道的同時(shí)采樣與轉換功能，非常適合于多路(多種)采集系統的需要。ADS8364提供了一個(gè)靈活的高速并行接口，可以運行在直接尋址、循環(huán)采樣、FIFO等三種模式，每個(gè)通道的輸出數據都可直接作為一個(gè)16bit的字。

　　TMS320F2812是TI公司生產(chǎn)的一款DSP芯片，TMS320F28X系列是當今世界上最先進(jìn)的32位定點(diǎn)DSP芯片。它不但運行速度高，處理功能強大，并且具有豐富的片內外圍設備，便于接口和模塊化設計。它既具有數字信號處理能力，又具有強大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特別適用于有大批量數據處理的測控場(chǎng)合，如工業(yè)自動(dòng)化控制、智能化儀器儀表及電機伺服控制系統等。

　　2 ADS8364的工作原理

　　ADS8364的最大工作頻率可達5MHz，采樣/轉換可在20個(gè)轉換時(shí)鐘周期內完成。ADS8364的六個(gè)通道可以同時(shí)進(jìn)行采樣/轉換。吞吐率最大可達250ksps。ADS8364采用＋5V工作電壓，并帶有80DB共模抑制的全差分輸入通道以及六個(gè)4μs連續近似的模數轉換器、六個(gè)差分采樣放大器。另外，在REFIN和REFOUT引腳內部還帶有＋2.5V參考電壓。ADS8364的差分輸入可在－VREF到＋VREF之間變化。三個(gè)保持信號（HOLDA、HOLDB、HOLDC）可以啟動(dòng)指定通道的轉換。當三個(gè)保持信號同時(shí)被選通時(shí)，其轉換結果將保存在六個(gè)寄存器中。對于每一個(gè)讀操作，ADS8364均輸出十六位數據，地址／模式信號（A0，A1，A2）可以選擇如何從ADS8364讀取數據，也可以選擇單通道、單周期或FIFO模式。在A(yíng)DS8364的HOLDX保持至少20ns的低電平時(shí)，轉換開(kāi)始。這個(gè)低電平可使各個(gè)通道的采樣保持放大器同時(shí)處于保持狀態(tài)從而使每個(gè)通道同時(shí)開(kāi)始轉換。當轉換結果被存入輸出寄存器后，引腳EOC的輸出將保持半個(gè)時(shí)鐘周期的低電平。另外，通過(guò)置RD和CS為低電平可使數據讀出到并行輸出總線(xiàn)。

ADS8364工作時(shí)序圖

　　3 ADS8364與TMS320F2812的接口電路

　　電路部分主要分為DSP芯片的最小系統設計和ADS8364的接口設計。分別給予介紹。

　　3.1 TMS320F2812的最小系統設計：

　?。?）電源和復位部分：本設計采用外部5V直流電壓供電。通過(guò)DC/DC器件產(chǎn)生3.3V的內核電壓VDD和1.8V的I/O電壓VDDIO電壓。電源芯片TPS767D318為雙電源輸出，一路為3.3V、一路為1.8V。每路電源的最大輸出電流為1A。芯片還提供兩個(gè)寬度為200ms的低電平復位脈沖。本設計的復位信號分兩種：上電復位、手動(dòng)復位。上電復位由芯片TPS767D318產(chǎn)生，手動(dòng)復位由電阻電容組成的電路產(chǎn)生。

　?。?）時(shí)鐘部分：為DSP芯片提供時(shí)鐘一般有兩種方法。一種是采用晶體，一種是采用外部有源時(shí)鐘芯片。本設計采用前者。它利用了DSP芯片內部所提供的晶振電路，在DSP芯片的X1和X2之間連接一晶體可啟動(dòng)內部振蕩器。

　?。?）仿真部分：這一部分將作為程序的調試和燒錄所用。2812芯片提供了5個(gè)標準的JTAG信號（TRST、TCK、TMS、TDI、TDO）和兩個(gè)仿真引腳（EMU0、EMU1）。

　　3.2 ADS8364的接口設計

　　ADS8364采用＋5V模擬電源（AVDD）和數字電源（DVDD），而其內部的緩沖器采用與TMS320F2812相同的＋3.3V電壓。緩沖器電壓（BVDD）允許直接連接到3V或5V電壓系統。TMS320F2812的I/O電壓為＋3.3V，因此，若使用該元件，ADS8364的BVDD必須設置成3.3V。

　　在這個(gè)設計中，ADS8364采用的是4MHz時(shí)鐘。每個(gè)通道的吞吐率最大可達200ksps。將ADS的地址線(xiàn)A［2：0］接到TMS320F2812的地址線(xiàn)。當A0接到數字地，A2和A1接到VCC上可迫使ADS8364進(jìn)入周期模式。在這個(gè)模式中，轉換器可自動(dòng)對六個(gè)通道進(jìn)行采樣，并可將數據按從A0到C1的順序傳送到輸出端。

　　將ADS8364的BYTE引腳接到VCC上，可以使能字節模式。在這個(gè)模式中，要從模擬中正確地讀取數據，需要對每個(gè)通道進(jìn)行兩次連續的讀操作。第一次讀取的是轉換數據的高位字節，第二次讀取的是低位字節。假如通道信息要作為數據輸出的一部分，那么，應將ADS8364的ADD引腳也接到VCC。讀取數據時(shí)，需要對ADS8364的每個(gè)通道進(jìn)行三次讀操作。第一次讀取通道和數據信息，后兩次分別讀取高位和低位數據。

　　3.3 ADC的初始化操作

　　觸發(fā)ADS8364的復位引腳RST可以確保讀指針指向第一個(gè)數據位置。作為T(mén)MS320F2812初始化的一部分，由TMS320F2812的通用輸入輸出口GPIOF0提供給ADS8364的引腳RST。當系統時(shí)鐘穩定后，被觸發(fā)為低電平，從而確保了從ADC輸出的數據對應于通道A0、A1、B0、B1、C0、C1的排列。

　　對于每一個(gè)轉換通道，EOC均是低電平信號。 ADS8364可為T(mén)MS320F2812提供三個(gè)脈沖。每個(gè)脈沖信號表明一個(gè)轉換的結束。當ADC的這三個(gè)引腳同時(shí)置低時(shí)，三個(gè)通道被認為有效并同時(shí)進(jìn)行轉換。另外,EOC引腳也可被連接到TMS320F2812的一個(gè)中斷引腳，以觸發(fā)一個(gè)讀周期。

　　ADS8364的片選CS是一個(gè)有源低電平輸入信號。當CS為高時(shí)，并行輸出引腳處于高阻態(tài)。當CS為低時(shí)，并行數據線(xiàn)反映了輸出緩沖器的當前狀態(tài)。為了正確地從ADS8364的并行數據總線(xiàn)上讀取數據，ADS8364必須被片選CS選中后才能進(jìn)行讀操作。

　　ADS8364的讀（RD）信號端也是有源低電平信號。當CS為低時(shí)，在讀信號（RD）的下降沿，ADS8364 中寄存器的內容將被更新。這意味著(zhù)在每個(gè)讀序列之前，RD信號必須被觸發(fā)，這樣才能更新輸出緩沖器。通過(guò)TMS320F2812的中斷子程序將ADS8364的RD引腳置低可以保存輸入的數據，之后可再將RD引腳置高。

ADS8364與TMS320F2812的連接圖

　　4 初始化編程

　　（1）頭文件（.H）的編寫(xiě)：主要用來(lái)定義片內寄存器以便函數中引用

　　例如：系統控制與狀態(tài)寄存器的定義：

　　此外頭文件中還聲明一些全局函數和常量。

例如：extern void InitAdc(void); //初始化ADC函數

　　（2）命令文件（.CMD）的編寫(xiě)：該文件中用到了兩個(gè)偽指令MEMORY和SECTIONS。

　　MEMORY偽指令用來(lái)標示實(shí)際存在的目標系統中可被使用的存儲器范圍。

　　SECTIONS偽指令用來(lái)定位一些代碼和數據塊。

　　部分代碼：

　　（3）主程序及中斷程序：

　　5 結束語(yǔ)

　　本文以ADS8364模數轉換芯片為基礎，詳細討論了ADS8364和TMS320F2812的接口設計和工作原理，重點(diǎn)介紹了TMS320F2812控制芯片的最小系統設計、ADS8364和TMS320F2812的連接、初始化程序等三部分內容。該設計方案在電機控制、多軸定位系統、多通道數據采集等場(chǎng)合有著(zhù)廣泛的應用。