基于AD7864和DSP的4路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
摘要： 本文給出了基于AD7864和DSP的4路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計。
關鍵詞： AD7864;DSP;CPLD
引言
在陣列信號處理中,往往需要對多個陣元同時進行采樣,以保留接收到的各路信號之間的相位信息。對于一個四元十字陣,就需要對4路信號同時進行采樣,以便在隨后的處理中解算出各路信號之間的時延關系。在這個過程中,高速率和高精度的A/D轉(zhuǎn)換就顯得尤為重要,它直接影響著隨后的數(shù)字處理結(jié)果的精度。AD7864是一種高速、低功耗、可以4通道同時采樣的A/D轉(zhuǎn)換器。它的主要特性有：高速12位A/D轉(zhuǎn)換器;同時采樣4個輸入通道,并具有4個采樣、保持放大器;0.35ms采樣保持獲取時間,每一個通道轉(zhuǎn)換時間1.65ms;可以通過軟件或者硬件的方法選取用于采樣的通道;單電源供電(+5V);多個轉(zhuǎn)換電壓范圍;具有高速并行接口,可以與處理器直接連接;低功耗,每通道功耗90mW;對于每一個模擬輸入通道均有過壓保護電路。AD7864 4通道同時工作時,最大采樣率可以高達130KHz。
DSP與AD7864的接口電路
AD7864具有片內(nèi)時鐘、讀寫允許邏輯、多種通道選擇方式以及內(nèi)部精確的2.5V參考電壓,這使得其與高速處理器的接口變得非常簡單�？紤]到實際工程中要求的工作電壓、轉(zhuǎn)換精度以及系統(tǒng)硬件設計的便利等因素,在硬件系統(tǒng)中選用AD7864-1。DSP選用TI公司的TMS320C5409。
AD7864轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)讀取有兩種方法,即轉(zhuǎn)換中讀取數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換后讀取數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換中讀取數(shù)據(jù)是在下一個通道轉(zhuǎn)換結(jié)束之前讀取前一個通道的數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換后讀取數(shù)據(jù)是在全部通道均轉(zhuǎn)換結(jié)束后,才讀取數(shù)據(jù)。在此硬件系統(tǒng)中,采用轉(zhuǎn)換后讀取數(shù)據(jù)的方式。其具體工作過程如下：
當轉(zhuǎn)換起始信號有效時(上升沿),所有采樣保持器進入保持狀態(tài),開始對選擇的通道采樣。Busy輸出信號在轉(zhuǎn)換起始信號上升沿時被觸發(fā)為高電平,并在轉(zhuǎn)換過程中一直保持為高,當全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后,才變?yōu)榈碗娖�。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號在被選擇的通道中每一個通道轉(zhuǎn)換結(jié)束時均有效。各個通道轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)保存在AD7864內(nèi)部相應的鎖存器中。所有通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后,當讀信號和片選信號有效時,就可以并行地從數(shù)據(jù)總線上讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀取時,按照轉(zhuǎn)換順序進行讀取,每次讀取后自動修改內(nèi)部鎖存器指針(指向存放下一個轉(zhuǎn)換結(jié)束的數(shù)據(jù)鎖存器)。當所有通道數(shù)據(jù)均讀取后,內(nèi)部鎖存器指針自動復位(指向存放第一個轉(zhuǎn)換結(jié)束的數(shù)據(jù)鎖存器)。
根據(jù)上述AD7864的工作原理,DSP與AD7864的接口電路如圖1所示。
AD7864的軟硬選擇信號/S SEL置低,這時被選擇的轉(zhuǎn)換通道就由硬件通道信號的狀態(tài)來決定,由于需要對4路信號進行采樣,所以把全部置高,即4路通道全部選通。
DSP與AD7864具體邏輯控制關系由CPLD來完成。CPLD部分邏輯關系圖如圖2。
AD7864的12位數(shù)據(jù)線DB0-DB11經(jīng)過緩存與DSP數(shù)據(jù)線的低12位D0-D11相連,DSP另外高4位則始終為邏輯低;對于正數(shù),這種數(shù)據(jù)擴展不會產(chǎn)生影響,而對于負數(shù),則需要在軟件上進行一定的處理。DSP的通用I/O引腳XF接到AD7864的引腳,XF信號由軟件控制來啟動AD7864的模數(shù)轉(zhuǎn)換。DSP的I/O空間選擇信號引腳和地址線A15的邏輯組合作為AD7864的片選信號。當有效,即為低電平時,如果地址線A15為低,則AD7864被片選。此時可以對AD7864進行讀寫操作,AD7864的地址為# 7FFF。DSP讀寫信號RW 和AD7864的片選信號的組合作為AD7864的讀信號。當AD7864被片選,且RW為高時,就可以從AD7864讀取數(shù)據(jù),此時AD7864的寫信號必須為高電平。DSP的存儲器選通信號和讀信號經(jīng)過邏輯與后作為緩存的使能信號,分別控制DSP外部程序和A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從緩存中送到DSP的數(shù)據(jù)總線上去。
