AD7656与DSP的并行接口设计电路及程序分享

　　TMS320F2812概述

　　TI（德州仪器）主推高性能TMS320C28x系列TMS320F281232位定点微控制单元（MCU），主频高达150MHz；具备I2C、SPI、CAN、PWM等总线接口，适用于各种控制类工业设备；体积小、性能强、便携性高，同时适用于多种手持设备；符合高低温、振动测试，满足工业环境应用。

　　TMS320F2812硬件参数

　　CPU：TI TMS320F2812浮点DSP，主频150MHz 　ROM：片内256Kx16bit，外扩512Kx16bit NOR FLASH

　　RAM：片内34Kx16bit，外扩256Kx16bit SRAM

　　EEPROM：2Kbit，AT24C02C

　　核心板连接器：2x 80pin排针，共160pin，间距1.27mm

　　LED：2x电源LED（底板1个，核心板1个），6x 用户LED（底板4个，核心板2个）

　　按键：3x 用户可编程按钮，1x 系统复位按钮

　　JTAG：Debug，14pin TI Rev B JTAG座，间距2.54mm

　　eCAN：2x eCAN，3pin接线端子，间距3.81mm

　　DAC：1x DAC，0-5V，2pin接线端子，间距2.54mm

　　ADC：1x 16Channel ADC，0-3V，10pin接线端子，间距2.54mm

　　红外收发器：1x HX1838

　　启动方式：1x 4bit启动拨码开关

　　串口：1x UARTA，烧写串口，提供4针TTL电平测试端口；1x UARTB，USB转串口，提供4针TTL电平测试端口；1x UARTC，

　　RS232，DB9接口，提供4针TTL电平测试端口；1x RS485，3pin接线端子，间距3.81mm，与UARTC接口复用；

　　SD卡：1x MicroSD卡座

　　蜂鸣器：1x无源蜂鸣器

　　继电器：1x 5V继电器

　　步进电机接口：1x 五线四相步进电机，5pin接线端子，间距2.54mm

　　直流电机接口：1x 5V直流电机，2pin接线端子，间距2.54mm

　　音频：1x LINE IN，3.5mm音频座；1x LINE OUT，3.5mm音频座；1x MIC IN，3.5mm音频座；

　　RTC：1x RTC，CR1220纽扣电池座

　　网口：1x 10M/100M以太网，RJ45连接器

　　拓展接口J13：ePWM、GPIO等信号，2x10pin排针，间距2.54mm

　　拓展接口J14：eQEP、SPI、I2C、GPIO等信号，2x10pin排针，间距2.54mm

　　拓展接口J15：XINTF、UART、I2C、GPIO等信号，2.54mm，2x25pin简易牛角座

　　LCD：1x 1602液晶屏接口，16pin排母，间距2.54mm；1x 12864液晶屏接口，20pin排母，间距2.54mm；1x 4.3寸TFT触摸屏接口，2x17pin排针，间距2.54mm

　　电源接口：1x 5V 2A直流输入，DC-005电源接口

　　TMS320F2812软件参数

　　DSP端软件支持：裸机

　　CCS版本号：CCS5.5

　　TMS320F2812主要特点

　　TI主推高性能 TMS320C28x系列TMS320F2812 32位定点微控制单元（MCU），主频高达150MHz；

　　具备I2C、SPI、CAN、PWM等总线接口，适用于各种控制类工业设备；

　　体积小、性能强、便携性高，同时适用于多种手持设备；

　　符合高低温、振动测试，满足工业环境应用

　　AD7656概述

　　AD7656具有最大4 LSBS INL和每通道达250kSPS的采样率，并且在片内包含一个2.5V内部基准电压源和基准缓冲器。该器件仅有典型值160mW的功耗，比最接近的同类双极性输入ADC的功耗降低了60% 。

　　AD7656包含一个低噪声、宽带采样保持放大器（T/H），以便处理输入频率高达8MHz的信号。该AD7656还具有高速并行和串行接口，可以与微处理器（mcu）或数字信号处理器（DSP）连接。AD7656在串行接口方式下，能提供一个菊花链连接方式，以便把多个ADC连接到一个串行接口上。

　　AD7656采用具有ADI专利技术的iCMOS（工业CMOS）工艺。iCMOS 工艺是一种高压半导体工艺与亚微米CMOS（互补金属氧化物半导体）和互补双极型工艺相结合的制造上艺。它能开发出承受30V电源电压的多种高性能模拟IC，并且其小封装尺寸是任何其他同类高电压IC都未曾达到的。与使用传统CMOS工艺的模拟IC不同，iCMOS器件能承受高电源电压，同时提高性能、显著降低功耗和缩小封装尺寸。AD7656是使用该种工艺设计制造的产品，所以非常适合在继电保护、电机控制等工业领域使用。

　　AD7656的特性

　　下图示出AD7656的功能框图。AD7656的主要特性如下：

　　图1 AD7656的功能框图

　　●6通道16-bit逐次逼近型ADC；

　　●最大吞吐率为250kS／s；

　　●AVCC范围为4.75V-5.25V；

　　●低功耗：在供电电压为5V、采样速率为250kS／s时的功耗为160mW；

　　●宽带宽输入：输入频率为50kHz时的信噪比（SNR）为85dB；

　　●片上有2.5V基准电压源和基准缓冲器；

　　●有并行和串行接口；

　　●与SPI／QSPI／μWire／DSP兼容的高速串行接口；

　　●可通过引脚或软件方式设定输入电压范围（±10V，±5V）；

　　●采用iCMOS工艺技术；

　　●64引脚QFP。

　　AD7656与TMS320F2812的接口设计

　　1、AD7656的工作原理

　　具有并行和串行两种工作模式，本文采用并行工作模式，图2所示是AD7656在并行方式下的工作时序图。首先，由CONVST管脚启动转换，并保持为高电平。然后由AD7656在启动转换信号后输出BUSY信号，当BUSY信号出现下降沿时，代表AD模数转换已经结束。此时，AD7656内部的寄存器已经保存了转换的数据，可通过控制片选CS和读信号RD来依次读出各个通道的AD转换值。读出转换值后，可改变CONVST为低电平，为下一次转换做好准备。但应注意，在设计时，一定要保证AD转换过程中保持CONVST为高电平。

　　2、AD7656的接口电路设计

　　要使TMS320F2812能够控制AD7656正常工作，通常需要TMS320F2812提供可满足AD7656工作时序的控制信号。TMS320F2812上的外部存储器接口提供有丰富的控制信号，如地址总线、数据总线、片选信号、读写控制信号、外部中断信号等。此外，TMS320F2812还提供了丰富的通用IO口，也可辅助产生扩展设备的时序控制信号。AD7656的外围电路及其与TMS320F2812的接口设计如图3所示。

　　图3中的DVCC和AVCC分别是数字电压端和模拟电压端，它们在接入前要经过1个去耦电路，每个供电电压输入引脚都要连接1个去耦电路，该电路由1只10μF和1只100nF的电容器组成。VDD、VSS和VDRIVE同样要连接去耦电路。VDRIVE可以采用5V或3.3V供电，因要和TMS320F2812互联，而TMS320F2812的IO口电压为3.3V，所以，VDRIVE采用3.3V供电。需要注意的是，AD7656上电后必须对其进行复位，复位脉冲应在100ns以上，本文采用RC电路来对AD7656进行复位。

　　在AD7656与TMS320F2812接口电路中，AD7656的数据输出D0～D15直接和TMS320F2812的数据线相连，可使用TMS320F2812的外部地址片选管脚XZCS67作为AD7656的外部片选信号，并采用GPIOB8来控制AD7656的启动转换，另外，采用GPIOB10来查询AD7656的启动转换是否结束。

　　数据采集程序设计

　　本设计的数据采集程序 编制主要包括TMS320F2812的IO口初始化、 AD7656控制时序的产生及状态查询 、 采 集 数 据 的 处 理 。 对 应 于AD7656并行接口模式工作时序图， 其详细的软件代码如下：

　　#define ADC_ADD * （ int *）

　　0x00100000 //片选

　　#define ADC_BUSY GpioDataRegs.

　　GPBDAT.bit.GPIOB10 //转换是否结束

　　#define ADC_CONVST GpioDataRegs.

　　GPBDAT.bit.GPIOB8 //启动转换

　　float ADC_F1 ［6］ ; //ADC存储值

　　void ADC （void）

　　{

　　unsigned int ADC_TMP;

　　ADC_CONVST=0;

　　ADC_CONVST=1; //启动模数转换

　　while （ADC_BUSY==1） ; //查询转换是否

　　结束

　　ADC_TMP=ADC_ADD&0xFFFF; //读取

　　通道1结果

　　if （（ADC_TMP&0x8000）！ =0x8000） //转换

　　通道1结果

　　ADC_F ［0］ = （（float） （ADC_TMP））

　　/（（float） （0x7FFF）） *10.0;

　　else

　　ADC_F ［ 0］ = （ （ float） （ 0xFFFF -

　　ADC_TMP）） /（（float） （0x7FFF）） * （-10.0） ;

　　ADC_TMP=ADC_ADD&0xFFFF;

　　//读取通道2结果

　　if （（ADC_TMP&0x8000）！ =0x8000）

　　//转换通道2结果

　　ADC_F ［1］ = （（float） （ADC_TMP））

　　/（（float） （0x7FFF）） *10.0;

　　else

　　ADC_F ［ 1］ = （ （ float） （ 0xFFFF -

　　ADC_TMP）） /（（float） （0x7FFF）） * （-10.0） ;

　　ADC_TMP=ADC_ADD&0xFFFF;

　　//读取通道3结果

　　if （（ADC_TMP&0x8000）！ =0x8000）

　　//转换通道3结果

　　ADC_F ［2］ = （（float） （ADC_TMP））

　　/（（float） （0x7FFF）） *10.0;

　　else

　　ADC_F ［ 2］ = （ （ float） （ 0xFFFF -

　　ADC_TMP）） /（（float） （0x7FFF）） * （-10.0） ;

　　ADC_TMP=ADC_ADD&0xFFFF;

　　//读取通道4结果

　　if （（ADC_TMP&0x8000）！ =0x8000）

　　//转换通道4结果

　　ADC_F ［3］ = （（float） （ADC_TMP））

　　/（（float） （0x7FFF）） *10.0;

　　else

　　ADC_F ［ 3］ = （ （ float） （ 0xFFFF -

　　ADC_TMP）） /（（float） （0x7FFF）） * （-10.0） ;

　　ADC_TMP=ADC_ADD&0xFFFF;

　　//读取通道5结果

　　if （（ADC_TMP&0x8000）！ =0x8000）

　　//转换通道5结果

　　ADC_F ［4］ = （（float） （ADC_TMP））

　　/（（float） （0x7FFF）） *10.0;

　　else

　　ADC_F ［ 4］ = （ （ float） （ 0xFFFF -

　　ADC_TMP）） /（（float） （0x7FFF）） * （-10.0） ;

　　ADC_TMP=ADC_ADD&0xFFFF;

　　//读取通道6结果

　　if （（ADC_TMP&0x8000）！ =0x8000）

　　//转换通道6结果

　　ADC_F ［5］ = （（float） （ADC_TMP））

　　/（（float） （0x7FFF）） *10.0;

　　else

　　ADC_F ［ 5］ = （ （ float） （ 0xFFFF -

　　ADC_TMP）） /（（float） （0x7FFF）） * （-10.0） ;

　　ADC1_CONVST=0;

　　}