DSP與串行AD73360AD轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)

1、    DSP與串行AD73360A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)    DSP與串行AD73360A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)    類別：?jiǎn)纹瑱C(jī)/DSP          來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：何學(xué)輝 蘇 濤 摘要：討論了公司的數(shù)字信號(hào)處理器的多通道緩沖串口與串行變換器的接口設(shè)計(jì)，詳細(xì)闡述了兩者的硬件接口和軟件實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞：多通道緩沖串口 轉(zhuǎn)換器隨著對(duì)信號(hào)處理要求的不斷提高以及技術(shù)的不斷

2、發(fā)展，越來(lái)越多的工程技術(shù)人員開(kāi)始采用進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。美國(guó)公司的（以下簡(jiǎn)稱）具有運(yùn)算速度快、功耗小和性價(jià)比高的特點(diǎn)，已在個(gè)人移動(dòng)通信、信號(hào)與信息處理以及自動(dòng)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該芯片提供了兩個(gè)多通道緩沖串行接口（）與外部設(shè)備進(jìn)行通信。它與串行變換器構(gòu)成的信號(hào)采集與處理系統(tǒng)具有硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠性好的特點(diǎn)。本文將詳細(xì)闡述與的接口設(shè)計(jì)。 的的是一種同步串行接口，支持多種通信方式和協(xié)議，該串口可以根據(jù)設(shè)計(jì)者的不同需求進(jìn)行配置，使用非常靈活。它的主要特點(diǎn)如下：全雙工的串行通信；連續(xù)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流功能；具有外部時(shí)鐘輸入或內(nèi)部可編程時(shí)鐘兩種時(shí)鐘控制方式；可獨(dú)立編程的發(fā)送和接收幀同步；多通道數(shù)據(jù)傳輸

3、（最多可達(dá)個(gè)通道）；可選的數(shù)據(jù)寬度：、或位；用于數(shù)據(jù)壓縮的律和律壓縮擴(kuò)展；可編程的時(shí)鐘和幀同步極性。 包括個(gè)引腳，分別是串行數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)、串行數(shù)據(jù)接收信號(hào)、發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)、接收時(shí)鐘信號(hào)、發(fā)送幀同步信號(hào)和接收幀同步信號(hào)。由于內(nèi)帶有一個(gè)可編程的采樣和幀同步時(shí)鐘產(chǎn)生器，所以串口接收、發(fā)送時(shí)鐘和幀同步等信號(hào)既可由內(nèi)部產(chǎn)生，也可以由外部輸入。 的由個(gè)寄存器進(jìn)行控制，除了少數(shù)幾個(gè)不能由程序訪問(wèn)之外，一般在串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信之前都要對(duì)它們進(jìn)行初始化，部分寄存器是存儲(chǔ)器映射寄存器，必須通過(guò)子地址的方式進(jìn)行訪問(wèn)。要訪問(wèn)的這些寄存器，首先要把所要訪問(wèn)的寄存器的子地址寫到子地址寄存器中，然后才能對(duì)數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行訪問(wèn)。

4、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程如下：在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到寄存器中，若寄存器為空（說(shuō)明上一次發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)由引腳送出），則將寄存器中的數(shù)據(jù)拷貝到寄存器中；然后在幀同步和時(shí)鐘的作用下，將寄存器中的數(shù)據(jù)逐位移到引腳輸出。在數(shù)據(jù)從寄存器復(fù)制到后，就可以將下一個(gè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到寄存器中，因而可以保證數(shù)據(jù)的連續(xù)發(fā)送。串口接收數(shù)據(jù)的過(guò)程與發(fā)送基本類似，但方向相反且的多通道串口的接收帶三個(gè)緩沖器。 在片內(nèi)，與之間的數(shù)據(jù)傳送有三種方式查詢方式、中斷方式和方式。每當(dāng)串口接收到一個(gè)字（新接收的數(shù)據(jù)復(fù)制到寄存器中）或發(fā)送的字從寄存器拷貝到寄存器中時(shí)，都會(huì)改變串口控制寄存器（）中的和串口控制寄存器（）中的標(biāo)志位，

5、所以可以通過(guò)不斷查詢的方法知道數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢以及是否接收到新的數(shù)據(jù)，從而決定下一步操作。還可以通過(guò)串口的接收或發(fā)送中斷事件，在中斷服務(wù)程序中完成數(shù)據(jù)的傳送，中斷的觸發(fā)事件是可以選擇的，在進(jìn)行處理之前必須預(yù)先設(shè)置好串口控制寄存器（）和串口控制寄存器中相應(yīng)的位。第三種傳數(shù)方式就是通過(guò)芯片的與串口相連，由串口同步事件觸發(fā)完成數(shù)據(jù)的傳送。 的初始化主要完成串口的配置，接收和發(fā)送可以分別設(shè)定，但要結(jié)合具體的硬件設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行。串口初始化的主要工作如下設(shè)定、和為輸入還是輸出以及它們的極性；設(shè)定是單相位還是雙相位幀同步；設(shè)定每幀所包含的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；設(shè)定傳輸數(shù)據(jù)的字寬（若為雙相位幀同步，每一相位對(duì)應(yīng)的字寬可設(shè)為不

6、一樣）；設(shè)定第一個(gè)幀同步之后的幀同步是否被忽略；設(shè)定數(shù)據(jù)位的延遲；設(shè)定數(shù)據(jù)的符號(hào)擴(kuò)展方式；設(shè)定所選擇的傳輸通道；若采用內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘和幀同步信號(hào)，還需要對(duì)時(shí)鐘和幀同步產(chǎn)生器進(jìn)行設(shè)置。 串行轉(zhuǎn)換器是公司推出的通道模擬輸入的位串行可編程轉(zhuǎn)換器。由于采用 轉(zhuǎn)換原理，具有良好的內(nèi)置抗混疊性能，所以對(duì)模擬前端濾波器的要求不高，用一階低通濾波器就能滿足要求。由于其采樣率和輸入信號(hào)增益都是可編程的，采樣率可分別設(shè)置為、和（輸入時(shí)鐘為時(shí)）增益可在到之間選擇，因而它既適合于大信號(hào)的應(yīng)用，也適合于小信號(hào)的應(yīng)用。能保證路模擬信號(hào)同時(shí)采樣，且在變換過(guò)程中延遲很小。還能多片級(jí)聯(lián)使用，從而擴(kuò)充模擬輸入的通道數(shù)。 有和兩種封

7、裝，圖是封裝的管腳圖，下面僅對(duì)與接口設(shè)計(jì)有關(guān)的部分引腳進(jìn)行說(shuō)明。 為硬件復(fù)位信號(hào)，用于對(duì)進(jìn)行硬件復(fù)位；為串口使能信號(hào)，當(dāng)為高電平時(shí)，正常工作，當(dāng)為低電平時(shí)，被禁止，此時(shí)所有的輸出為三態(tài)，所有的輸入信號(hào)無(wú)效，同時(shí)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。為外部時(shí)鐘輸入信號(hào)，通常由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入之后，首先被分頻產(chǎn)生內(nèi)部主時(shí)鐘信號(hào)，然后由分頻產(chǎn)生串口時(shí)鐘信號(hào)，它們的分頻因子都是可編程的；為串口時(shí)鐘信號(hào)，通常作為的同步串口的輸入時(shí)鐘信號(hào)；和為數(shù)據(jù)輸入和輸入幀同步信號(hào)，通常用于接收初始化控制字；和為數(shù)據(jù)輸出和輸出幀同步信號(hào)，通常用于輸出轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)；其余的引腳分別為路模擬輸入、模擬電源和數(shù)字電源。有個(gè)控制寄存器（、），在工作之前

8、必須對(duì)這些寄存器進(jìn)行初始化。有三種工作模式：編程模式、數(shù)據(jù)模式和混合模式。在編程模式下只接收控制字，輸出無(wú)效的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)模式下，輸入的控制字被忽略，輸出有效的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；在混合模式下，允許在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中接收控制字。 與接口的硬件設(shè)計(jì)的模擬輸入共有四種方式：直流耦合的差分輸入、交流耦合的差分輸入、直流耦合的單端輸入和交流耦合的單端輸入。交流耦合的差分輸入的連接如圖所示，其中和起隔直作用，、和、分別為一階低通濾波器，和的作用是把參考信號(hào)引入到輸入端，為旁路電容。由于用到的內(nèi)部參考源，所以初始化時(shí)必須使能參考信號(hào)（）的輸出。 （串口）與的連接如圖所示。圖中的的引腳與的引腳和引腳相連，信號(hào)用于對(duì)

9、進(jìn)行控制；的串口時(shí)鐘信號(hào)作為的發(fā)送信號(hào)和接收時(shí)鐘信號(hào)；的發(fā)送引腳、接收幀同步引腳與的輸入引腳、輸出幀同步連到一起，使的發(fā)送信號(hào)和接收幀同步時(shí)鐘信號(hào)與的輸出幀同步信號(hào)保持同步。的數(shù)據(jù)輸出引腳和輸入引腳分別與的數(shù)據(jù)接收引腳和數(shù)據(jù)發(fā)送引腳相連。的定時(shí)器對(duì)主時(shí)鐘分頻，其輸出再經(jīng)過(guò)分頻得到的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)際上也可由晶振直接產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)。的最高輸入時(shí)鐘為，如果主時(shí)鐘為時(shí)，定時(shí)器分頻因子可設(shè)為。 與接口的軟件設(shè)計(jì) 與硬件接口相對(duì)應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)包括：設(shè)置定時(shí)器的分頻因子并啟動(dòng)定時(shí)器、的初始化、的初始化、開(kāi)始接收并處理數(shù)據(jù)等。若的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘不是由分頻得到，則第一步可以忽略。在串口初始化時(shí)，由圖可知，的發(fā)送、

10、接收時(shí)鐘和幀同步等信號(hào)都為輸入，因而無(wú)需用到內(nèi)部的采樣和幀同步產(chǎn)生器；由于的控制字和轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)都為位，所以應(yīng)設(shè)置為單相位的接收和發(fā)送幀同步且傳送每個(gè)字的寬度為位。采用中斷方式完成數(shù)據(jù)傳送時(shí)，對(duì)各控制寄存器的初始化值如下： 每幀一個(gè)字，字寬為位。 單相位幀同步，無(wú)壓擴(kuò)，第一個(gè) 幀同步后的幀同步不忽略，一位 數(shù)據(jù)延遲。 發(fā)送和接收幀同步，時(shí)鐘都由 外部輸入，發(fā)送和接收幀同步 為高有效發(fā)送和接收數(shù)據(jù)在 上升沿采樣。 所有的接收通道被禁止，所需 要的通道由和 選擇。 所有的發(fā)送通道被禁止且被 屏蔽，所需要的通道由 和選擇。 ， 僅打開(kāi)接收通道，關(guān)閉 其它通道。 ， 僅打開(kāi)發(fā)送通道，關(guān)閉 其它通道。 使

11、能串口接收，接收中斷 由標(biāo)志觸發(fā)。 使能串口發(fā)送，發(fā)送中 斷由標(biāo)志觸發(fā)。 （串口）的初始化程序（為子地址寄存器，映射地址為；為數(shù)據(jù)寄存器，映射地址為）如下： 子地址寄存器指向串口控制寄 存器 關(guān)閉串口接收 子地址寄存器指向串口控制寄 存器 關(guān)閉串口發(fā)送 子地址寄存器指向接收控制寄 存器 子地址寄存器指向接收控制寄 存器 子地址寄存器指向發(fā)送控制寄 存器 子地址寄存器指向發(fā)送控制寄 存器 子地址寄存器指向管腳控制寄 存器 子地址寄存器指向多通道控制 寄存器 子地址寄存器指向多通道控制 寄存器 子地址寄存器指向接收通道使 能寄存器 子地址寄存器指向接收通道使 能寄存器 子地址寄存器指向發(fā)送通道使

12、能寄存器 子地址寄存器指向發(fā)送通道使 能寄存器 子地址寄存器指向串口控制寄 存器 使能串口接收 子地址寄存器指向串口控制寄 存器 使能串口發(fā)送 初始化完成并使能后就可以通過(guò)它對(duì)進(jìn)行初始化，其程序（和分別為串口的發(fā)送和接收寄存器映射地址分別為和）如下： 向?qū)懣刂谱郑?， 采樣率 判斷控制字是否已正確寫入， 向?qū)懣刂谱?，使?參考電平輸出，全局上電 判斷控制字是否已正確寫入， 向?qū)懣刂谱?，通?和通道加電，增益為 判斷控制字是否已正確寫入， 向?qū)懣刂谱?，通?和通道加電，增益為 判斷控制字是否已正確寫入， 向?qū)懣刂谱?，通?和通道加電，增益為 判斷控制字是否已正確寫入， 向?qū)懣刂谱?，設(shè)置 至通道為差動(dòng)輸入方式 判斷控制字是否已正確寫入， 向?qū)懣刂谱?，設(shè)置 至通道為同相輸入方式 判斷控制字是否已正確寫入， 向?qū)懣刂谱?，?進(jìn)入數(shù)據(jù)模式 初始化完成之后就可以打開(kāi)串口的接收中斷，在中斷服務(wù)程序中接收轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。在該配置條件下，若輸入時(shí)鐘為，則為六路模擬