基于DSP28335的飛控計算機DAC擴展電路設計

　　摘要：為了實(shí)現UAV的舵機和油門(mén)調節控制的需要，飛控計算機系統采用BURR—BROWM公司的D/A芯片DAC7725N來(lái)設計D/A擴展模塊。使用CPLD實(shí)現接口邏輯，簡(jiǎn)化了電路設計，后續的系統調試驗證表明，D/A轉換通道在1 000 Hz的刷新頻率下，精度能夠達到5.8 mV，完全能夠滿(mǎn)足UAV飛行控制系統實(shí)際應用的要求，具有較高的實(shí)用性。

　　關(guān)鍵詞：數模轉換;DAC7725N;DSP28335;復雜可編程邏輯器件

　　模擬量控制和PWM控制是當前無(wú)人機舵機控制系統最常用的兩種控制方式。其中模擬量控制作為一種傳統控制方式，至今仍被廣泛應用，絕大多數的飛行控制計算機都提供模擬量輸出通道，因此，D/A轉換模塊是飛行控制計算機中必備的功能模塊之一。DSP28335片上沒(méi)有DAC模塊，所以必須使用片外擴展。

　　DAC模塊設計涉及D/A轉換芯片的選擇、參考電壓源的配置、數字輸入碼與模擬輸出電壓的極性等問(wèn)題，而其中最核心的問(wèn)題是D/A轉換芯片的選擇與應用問(wèn)題，主要需要考慮的技術(shù)指標有分辨率和建立時(shí)間等。本文選用BURR—BROWM公司的D/A轉換芯片DAC7725N實(shí)現此功能。

　　DAC7725是一款高輸出電壓和低功耗的D/A轉換器件，產(chǎn)品功耗低(最多250 mW)、建立時(shí)間快(10μs)、線(xiàn)性度和單調性為12 bit，接收12位并行輸入數據，采用雙緩沖輸入邏輯，提供數據回讀模式。DAC的低功耗，小體積使DAC7725特別適合于閉環(huán)伺服控制系統。

　　1 總體設計方案

　　本系統采用TI公司的高性能數字信號處理器(DSP28335)作為中央處理單元。該款DSP芯片提供高性能并行外設擴展接口XINTF，對外提供具有標準時(shí)序的片選、讀/寫(xiě)控制信號;同時(shí)提供32位數據總線(xiàn)、20位地址總線(xiàn)，并且提供3個(gè)獨立的片選信號，擴展能力強，使用方便。

　　因為單片DAC7725N提供4通道模擬量輸出，本系統使用兩片DAC7725N擴展得到8路模擬量輸出通道。DSP將代表舵面位置的數字量通過(guò)并行數據接口送至DAC7725N，DAC7725N將其轉換成相應的模擬電平信號后送至舵控電路，從而完成本次舵面刷新操作。結構圖如圖1所示。

　　2 DAC轉換精密基準電路設計

　　基準電路具有穩定性好，對系統的操作環(huán)境(如電源電壓、工作溫度、輸出負載)變化不敏感的特點(diǎn)，可以為其它電路模塊提供較為精確的參考點(diǎn)，因此它是模擬集成電路和數?；旌想娐分胁豢扇鄙俚幕締卧娐?。DAC7725N精密基準電路如圖2所示。

　　3 DSP與DAC7725N接口電路的設計

　　比較DSP的XINTF接口與DAC7725N的并行端口可知，兩接口具有良好的兼容性，只需少量接口邏輯電路的配合即可建立起DSP與DAC7725N之間的通信連接。為提高邏輯電路設計的靈活性和可靠性，所有的邏輯電路全部使用1片CPLD實(shí)現。DSP與DAC7725N接口電路如圖3所示。

　　圖3給出了1片DAC7725N與DSP實(shí)現通信連接的電路原理圖。本系統共使用2片DAC7725N，另一片使用相同的接口電路，這里不再重復給出。

　　3.1 DAC7725N片選譯碼邏輯設計

　　1#DAC7725N芯片提供第1#～4#模擬量輸出通道，2#DAC7725N芯片提供第5#～8#模擬量輸出通道，DSP要選通某一通道，首先要通過(guò)CPLD的片選譯碼邏輯選通提供該通道的DAC7725N芯片。本系統中采用部分譯碼的方式提供每個(gè)DAC7725N芯片的片選信號。邏輯電路如圖4所示。

　　地址分配情況如表1所示。

　　3.2 DAC7725N寫(xiě)使能信號R/W的邏輯設計

　　DAC7725N使用R/W信號使能本次寫(xiě)操作。寫(xiě)操作是D/A轉換芯片的基本操作，DSP將待轉換的數字量寫(xiě)入DAC7725N，在DAC7725N的模擬量輸出端即可得到相應幅值的模擬信號。讀操作是DAC7725N的特色之一，DAC7725N支持數字量回讀功能，使得DSP能夠方便地獲取當前正在參與轉換的數字量的值。下面以D/A轉換芯片的寫(xiě)操作為例，詳細分析芯片DAC7725N寫(xiě)操作時(shí)序設計，由于讀操作與寫(xiě)操作時(shí)序設計類(lèi)似，這里不再累述。

　　DAC7725N執行寫(xiě)操作時(shí)對R/W信號和CS信號的時(shí)序關(guān)系有一定的要求，如圖5所示。

　　只要DSP在對DAC7725N執行寫(xiě)操作時(shí)，以CPLD為核心的接口電路能夠提供符合上述標準的邏輯時(shí)序，就能確保DSP對DAC7725N的寫(xiě)操作正確執行。

　　XINTF在執行寫(xiě)操作時(shí)XR/W信號時(shí)序圖示如下：

　　通過(guò)對DAC7725N與XINTF的接口時(shí)序作定性對比可知，令

　　保持一致，總體上可滿(mǎn)足DAC7725N的接口時(shí)序要求。

　　4 D/A轉換驅動(dòng)程序設計

　　4.1 轉換通道刷新的程序設計

　　刷新操作是指該D/A轉換通道能夠及時(shí)鎖存來(lái)自CPU的數字量輸入，并輸出相應幅值的模擬信號。刷新操作是D/A轉換通道的基本操作。對于本系統來(lái)講，DSP想要刷新某一D/A轉換通道的模擬量輸出，只需向相應的端口地址寫(xiě)入數據即可。以DAOUT1通道為例，給出示例代碼如下：