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A/D轉(zhuǎn)換芯片TLV1544及其與DSP TMS320VC5402的接口設(shè)計
A/D轉(zhuǎn)換芯片TLV1544及其與DSP TMS320VC5402的接口設(shè)計
 更新時間:2009-6-5 9:15:36  點擊數(shù):2
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 :介紹了TI公司的A/D(模數(shù))轉(zhuǎn)換芯片TLV1544,并以TMS320VC5402 DSP為例介紹了TLV1544與DSP的McBSP(多通道帶緩沖串口)的接口設(shè)計,并給出了主要的程序。<!--摘要CH(結(jié)束)←-->
<!--→關(guān)鍵CH(開始)-->  關(guān)鍵詞:TLV1544;A/D轉(zhuǎn)換;DSP;多通道緩沖串行口(McBSP)

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  近年來,DSP的應(yīng)用日趨廣泛,而隨著DSP價格的大幅下降,性能的不斷提高,使其成為了當前產(chǎn)量和銷售量增長最快的電子產(chǎn)品之一,DSP的應(yīng)用也幾乎遍及了整個電子領(lǐng)域;贒SP的實時數(shù)字信號處理系統(tǒng)所要處理的是數(shù)字信號,所以待處理的模擬信號必須先經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換,使其成為數(shù)字信號,才能通過 DSP實現(xiàn)一系列對輸入信號的處理算法,以得到所需要的模擬信號的各種參數(shù)。本文介紹的芯片就是一種可以與DSP接口的A/D轉(zhuǎn)換芯片TLV1544。

1 TLV1544芯片介紹

  TLV1544是TI公司生產(chǎn)的CMOS型10 b模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,其內(nèi)部采用開關(guān)電容逐次近似來得到模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果。芯片有4路模擬信號輸入通道,通過芯片內(nèi)部參數(shù)設(shè)置選擇不同通道輸入,進行A/D轉(zhuǎn)換輸出。該器件非常適合于數(shù)據(jù)分析儀器儀表、醫(yī)療監(jiān)護儀等,通過多通道輸入不同信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,經(jīng)DSP或微處理器進行數(shù)字信號處理得出所需的不同參數(shù)的值。
1.1 TLV1544的引腳介紹
  TLV1544的引腳功能如表1所示,封裝圖如圖1所示。
1.2 TLV1544的主要特性
   (1)寬范圍的單電源供電,VCC可為2.7~5.5 V, 而模擬輸入電壓范圍即為0~VCC?梢跃幊炭刂剖剐酒ぷ饔诘綦姺绞较,此時電流為1μA。
 。2)芯片內(nèi)部有著較高的轉(zhuǎn)換速率,轉(zhuǎn)換時間小于10μs。對于不同的電壓范圍以及不同的輸入源阻抗,芯片最大的輸入/輸出時鐘頻率值將不同。在有可能高速的輸入/輸出的情況下,輸入/輸出時鐘最高可以達到10 MHz。



 。3)芯片提供4路外部輸入通道,而內(nèi)部有一個7通道多路選擇器,通過編程設(shè)置,可以任意選擇4個輸入通道之一或者任意一個3個內(nèi)部自測電壓輸出。其內(nèi)片可以同時接4路模擬輸入,通過給芯片不同的狀態(tài)字選擇所需要的不同通道或內(nèi)部自測電壓,同時也可以設(shè)置TLV1544工作狀態(tài)參數(shù),狀態(tài)字參數(shù)如表2所示。
 。4)芯片與DSP或微處理器通過串行外設(shè)接口傳輸轉(zhuǎn)換完全的數(shù)據(jù),有4個端口作為同步串行接口,包括一個片選信息()、一個輸入輸出時鐘信號(I/OCLK)、數(shù)據(jù)輸入(DATA IN)和串行數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)。
 。5)當與TMS320系列DSP接口時,還有一個幀同步信號(FS)來表明串行數(shù)據(jù)幀的開始。芯片可以與主機調(diào)整的傳輸數(shù)據(jù)。
 。6)
輸入信號為串行接口提供了更加靈活的時間特性。當需要將翻轉(zhuǎn)的輸入/輸出時鐘引腳的信號作為輸入時鐘源時,可以將接地。而
接高電平時,輸入/輸出時鐘引腳信號不翻轉(zhuǎn)。
  (7)
控制對從選定的通道中輸入的模擬 信號的采樣開始。由高變低開始模擬輸入信號的采樣;由低變高使采樣和保持功能處于保持狀態(tài),并開始模/數(shù)轉(zhuǎn)換。獨立于輸入/輸出時鐘信號,當為高時,開始工作。為低的持續(xù)時 間控制開關(guān)電容陣列采樣周期的持續(xù)時間。當
不用時,接高電平。
 。8)在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時,轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳(EOC)變?yōu)楦唠娖絹肀砻鬓D(zhuǎn)換完成。

2 TLV1544與TMS320VC5402的接口設(shè)計
2.1 接口原理圖

  本文以TMS320VC5402為例介紹TLV1544與DSP的接口設(shè)計。TMS320VC5402是TI公司1999年10月推出的具有很高性價比的定點DSP。他有2個多通道緩沖串口(McBSP),設(shè)計中使用McBSP0完成配置TLV1544以及接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號。接口原理圖如圖2所示。

  TLV1544的,接高電平,輸入/輸出時鐘不翻轉(zhuǎn)且采樣/轉(zhuǎn)換開始控制功能不使用。TMS320VC5402的XF引腳提供TLV1544的片選信號。TLV1544的EOC觸發(fā)DSP的外部0中斷,轉(zhuǎn)換結(jié)束通過中斷接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)。
2.2 工作時序
  TLV1544與TMS320VC5402通過串行口連接,此時,A/D轉(zhuǎn)換芯片作為從設(shè)備,DSP提供幀同步和輸入/輸出時鐘信號。TLV1544與DSP之間數(shù)據(jù)交換的時序圖如圖3所示。


  開始時,為高電平(芯片處于非激活狀態(tài)),DATA IN和I/OCLK無效,DATAOUT處于高阻狀態(tài)。當串行接口使CS變低(激活),芯片開始工作,I/OCLK和DATAIN能使DATA OUT不再處于高阻狀態(tài)。DSP通過I/OCLK引腳提供輸入/輸出時鐘8序列,當由DSP提供的幀同步脈沖到來后,芯片從DATA IN接收4 b通道選擇地址,同時從DATAOUT送出的前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果,由DSP串行接收。I/OCLK接收DSP送出的輸入序列長度為10~16個時鐘周期。前 4個有效時鐘周期,將從DATAIN輸入的4 b輸入數(shù)據(jù)裝載到輸入數(shù)據(jù)寄存器,選擇所需的模擬通道。接下來的6個時鐘周期提供模擬輸入采樣的控制時間。模擬輸入的采樣在前10個I/O時鐘序列后停止。第10個時鐘沿(確切的I/O時鐘邊緣,即上升沿或下降沿,取決于操作的模式選擇)將EOC變低,轉(zhuǎn)換開始。
2.3 軟件設(shè)計
  軟件的設(shè)計主要包括DSP串行口的初始化和TLV1544的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置及轉(zhuǎn)換結(jié)果的接收。串行口的初始化為對McBSP0的控制寄存器的配置,使 DSP可以為TLV1544提供片選、時鐘、幀同步信號等控制信號,同時從BDX0串行發(fā)送TLV1544的內(nèi)部設(shè)置參數(shù),并從BDR0串行接收轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù),完成一次完整的A/D轉(zhuǎn)換過程。
  系統(tǒng)上電后,DSP的XF引腳輸出高電平,即將TLV1544的CS位置高,轉(zhuǎn)換芯片處于非激活狀態(tài),并關(guān)閉所有中斷。初始化McBSP后,打開接收及外部中斷,XF引腳輸出低電平,即TLV1544的CS位置低,轉(zhuǎn)換芯片開始工作。發(fā)送轉(zhuǎn)換速度選擇及通道選擇參數(shù),芯片開始模/數(shù)轉(zhuǎn)換。程序進入等待狀態(tài),轉(zhuǎn)換結(jié)束時EOC由低變高,進入外部中斷處理程序,接收轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號,存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)空間以待進一步處理! ∪康某绦蚴窃赥I公司的集成開發(fā)平臺CodeComposer Studio,即CCS中,采用C語言編程完成的。以下是TLV1544與DSP接口的初始化子程序及外部中斷處理程序。
DSP初始化程序如下:
  void init_mcbsp()


  
3 結(jié) 語
  本文以TMS32VC5402為例,介紹了TLV1544芯片及其與DSP(數(shù)字信號處理芯片)接口的軟硬件設(shè)計,并通過實際設(shè)計,實現(xiàn)了模/數(shù)轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換結(jié)果的接收。
    參考文獻

[1]  Low-Voltage 10 Bit Analog-To-Digital converters with serial control and 4/8analog inputs TLV1544/8[S].Texas Instruments, 1999.
[2]  TMS320VC5402 Fixed-Point digital signal processor[S].Texas Instruments,2000.
[3] TMS320C54x DSPreference set vol.5(Enhanced Peripherals)[S].Texas Instruments,1999

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