基于A(yíng)RM的多路同步A/D和D/A設計

　　ARM處理器是一種32位精簡(jiǎn)指令集RISC微處理器，片內集成了豐富的硬件資源，廣泛的應用于許多嵌入式系統中。S3C2440是一款基于ARM920T內核的32位RISC嵌入式處理器，運行主頻可達400MHz.本文闡述選用S3C2440處理器設計的一種同步、高速、高精度、多通道的數據采集與信號輸出系統的設計方法。

　　1 多路同步A/D設計

　　1.1 ADS8556的功能

　　系統選用TI公司生產(chǎn)的16位6路同步逐次逼近型模數轉換芯片ADS8556.輸入模擬信號電壓范圍為-12V~+12V.常規應用下功耗為251.7mW,最大功耗為298.5mW,信噪比可達91.5dB.ADS8556芯片內部包含6個(gè)獨立的采樣保持模塊和對應的6個(gè)獨立的模數轉換模塊，可實(shí)現對6路信號的同時(shí)同步的模數轉換。ADS8556工作模式分為硬件模式和軟件模式，本設計采用硬件模式。在硬件模式下ADS8556的功能設置(如每對通道的轉換使能、參考電壓選擇等)都是通過(guò)對相關(guān)引腳設置高低電平實(shí)現的。ADS8556支持并行和串行接口方式，本設計采用串行SPI接口與S3C2440連接。采用串行接口的優(yōu)點(diǎn)是節約S3C2440的引腳資源，S3C2440絕大多數引腳是功能復用的，若采用并行接口會(huì )占用其16個(gè)I/O引腳資源。

　　ADS8556具有3個(gè)串行數據輸出端口SDO_A、SDO_B、SDO_C,轉換結果通過(guò)端口使能可選擇這3個(gè)串行端口中的1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)工作。當3個(gè)端口都選用工作時(shí)，每個(gè)串行端口上輸出對應2路每路16位共32位的轉換結果，輸出時(shí)間需要32個(gè)時(shí)鐘周期，每路最大采樣率可達450kS/s.當選擇2個(gè)串行端口時(shí)，每個(gè)端口輸出3路共48位轉換結果，輸出時(shí)間需要48個(gè)時(shí)鐘周期，每路最大采樣率可達375kS/s.由于S3C2440只有2個(gè)SPI串行接口，所以至多選擇ADS8556的2個(gè)串行輸出端口與其連接。

　　1.2 ADS8556與S3C2440接口電路設計

　　本設計選用ADS8556的1個(gè)SPI串行輸出端口SDO_A與S3C2440的1個(gè)SPI接口SPI0連接，SDO_A端口輸出全部6路共96位轉換結果，輸出時(shí)間需要96個(gè)時(shí)鐘周期，每路最大采樣率可達250kS/s.SPI串口以主從方式工作，S3C2440作為主機，ADS8556作為從機，需要4根或3根線(xiàn)連接，3根用于單向傳輸，4根連接線(xiàn)分別是MOSI(主機輸出/從機輸入)，MISO(主機輸入/從機輸出)，SCLK(時(shí)鐘信號)，CS(片選使能)，連接方式如圖1所示。其中SPI0接口只用了3根連接線(xiàn)SPIMISO0、SPICLK0和NSS0,未使用SPIMOSI0,這是由于本設計選擇ADS8556工作于硬件模式，S3C2440沒(méi)有給ADS8556輸入數據，其功能的設置(如每對通道的轉換使能、參考電壓選擇等)都是通過(guò)對相關(guān)使能引腳設置高低電平實(shí)現的。若在軟件模式下，這些功能的選擇是由S3C2440通過(guò)SPIMOSI對ADS8556內部相應寄存器進(jìn)行賦值實(shí)現的，此時(shí)其相關(guān)使能引腳均接地。

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　　圖1 ADS8556與S3C2440接口連接示意圖

　　1.3 ADS8556的接口程序設計

　　S3C2440作為主機，ADS8556作為從機，程序中要對S3C2440的SPI串行端口進(jìn)行初始化設置，表1所示為相關(guān)引腳配置。

　　表1 ADS8556與S3C2440的接口引腳配置

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　　圖2所示為ADS8556的采樣程序流程圖。S3C2440的SPI接口工作于主模式，數據傳輸采用中斷模式。本設計只使用了ADS8556的6路轉換通道中的4個(gè)通道。