基于ADS8364与TMS320F2812的设计

只看该作者 · 2017-10-13 10:48

实时数据采集与处理技术在实践中得到广泛应用．在图像处理、瞬态信号检测、软件无线电、雷达信号分析、医用成像设备和工业现场控制方面，需要对高速连续变化的模拟信号进行同步数据采集，因此，对系统电路中交变信号的高速AD采集是十分重要的。ADS8364是美国德州仪器公司(TI)的一款六通道、16位并行输出、同步采样的模数转换器。该芯片提供了一个灵活的高速并行接口，可以直接与数字信号处理器TMS320F2812相连。本文介绍了模数转换器ADS8364的性能和工作原理，给出了ADS8364与DSP芯片TMS320F2812的接口设计方案，包括硬件电路设计和软件编程代码。

　　1 芯片简介

　　ADS8364是美国TI公司的一种高速、低能耗、6通道同步采样转换，单十5V供电的16位高速并行接口的高性能模数转换芯片，片上带2.5V基准电压源，可用作ADS8364的参考电压。每片ADS8364实际由3个转换速率为250kb／s（当外部时钟为5MHz）的ADC构成，每个ADC有2个模拟输入通道，每个通道都有采样保持器，3个ADC组成3对模拟输入端，可同时对其中的1～3对输入信号同时采样保持，然后逐个转换。由于6个通道可以同时采样，适用于需同时采集多种信号的场合。

TMS320F2812是TI公司推出的一款用于控制系统的高性能、多功能、高性价比的32位定点DSP芯片。TMS320F2812采用哈佛总线结构，具有密码保护机制，可在一个周期内进行双16×16乘加和32×32乘加操作，从而兼顾控制和快速运算的双重功能；芯片上集成了多种外设，尤其是2个事件管理器为电动机以及功率变换控制提供了很大的便利，特别适用于有大批量数据处理的测控场合。

　　2 ADS8364的工作原理

　　ADS8364的最大工作频率可达5MHz，采样/转换可在20个转换时钟周期内完成。ADS8364的六个通道可以同时进行采样/转换。吞吐率最大可达250ksps。ADS8364采用＋5V工作电压，并带有80DB共模抑制的全差分输入通道以及六个4μs连续近似的模数转换器、六个差分采样放大器。另外，在REFIN和REFOUT引脚内部还带有＋2.5V参考电压。ADS8364的差分输入可在－VREF到＋VREF之间变化。三个保持信号（HOLDA、HOLDB、HOLDC）可以启动指定通道的转换。当三个保持信号同时被选通时，其转换结果将保存在六个寄存器中。对于每一个读操作，ADS8364均输出十六位数据，地址／模式信号（A0，A1，A2）可以选择如何从ADS8364读取数据，也可以选择单通道、单周期或FIFO模式。在ADS8364的HOLDX保持至少20ns的低电平时，转换开始。当转换结果被存入输出寄存器后，引脚EOC的输出将保持半个时钟周期的低电平。另外，通过置RD和CS为低电平可使数据读出到并行输出总线。

3 ADS8364与TMS320F2812的接口电路

　　3.1 TMS320F2812的最小系统设计

　　（1）电源和复位部分：本设计采用外部5V直流电压供电。通过DC/DC器件产生3.3V的内核电压VDD和1.8V的I/O电压VDDIO电压。电源芯片TPS767D318为双电源输出，一路为3.3V、一路为1.8V。每路电源的最大输出电流为1A。本设计的复位信号分两种：上电复位、手动复位。上电复位由芯片TPS767D318产生，手动复位由电阻电容组成的电路产生。

　　（2）时钟部分：为DSP芯片提供时钟一般有两种方法。一种是采用晶体，一种是采用外部有源时钟芯片。本设计采用前者。它利用了DSP芯片内部所提供的晶振电路，在DSP芯片的X1和X2之间连接一晶体可启动内部振荡器。

　　（3）仿真部分：这一部分将作为程序的调试和烧录所用。2812芯片提供了5个标准的JTAG信号（TRST、TCK、TMS、TDI、TDO）和两个仿真引脚（EMU0、EMU1）。

　　3.2 ADS8364的接口设计

　　ADS8364采用＋5V模拟电源（AVDD）和数字电源（DVDD），而其内部的缓冲器采用与TMS320F2812相同的＋3.3V电压。缓冲器电压（BVDD）允许直接连接到3V或5V电压系统。TMS320F2812的I/O电压为＋3.3V，因此，若使用该元件，ADS8364的BVDD必须设置成3.3V。

　　将ADS8364的BYTE引脚接到VCC上，可以使能字节模式。在这个模式中，要从模拟中正确地读取数据，需要对每个通道进行两次连续的读操作。第一次读取的是转换数据的高位字节，第二次读取的是低位字节。假如通道信息要作为数据输出的一部分，那么，应将ADS8364的ADD引脚也接到VCC。读取数据时，需要对ADS8364的每个通道进行三次读操作。第一次读取通道和数据信息，后两次分别读取高位和低位数据。

　　3.3 ADC的初始化操作

　　触发ADS8364的复位引脚RST可以确保读指针指向第一个数据位置。作为TMS320F2812初始化的一部分，由TMS320F2812的通用输入输出口GPIOF0提供给ADS8364的引脚RST。当系统时钟稳定后，被触发为低电平，从而确保了从ADC输出的数据对应于通道A0、A1、B0、B1、C0、C1的排列。

　　ADS8364的片选CS是一个有源低电平输入信号。当CS为高时，并行输出引脚处于高阻态。当CS为低时，并行数据线反映了输出缓冲器的当前状态。为了正确地从ADS8364的并行数据总线上读取数据，ADS8364必须被片选CS选中后才能进行读操作。

　　ADS8364的读（RD）信号端也是有源低电平信号。当CS为低时，在读信号（RD）的下降沿，ADS8364 中寄存器的内容将被更新。这意味着在每个读序列之前，RD信号必须被触发，这样才能更新输出缓冲器。通过TMS320F2812的中断子程序将ADS8364的RD引脚置低可以保存输入的数据，之后可再将RD引脚置高。