基于串行總線的測(cè)量?jī)x器模擬節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
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2 基于串行總線的模擬節(jié)點(diǎn)信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)
現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器智能化程度和性能指標(biāo)越來(lái)越高，越來(lái)越多地使用軟件進(jìn)行性能指標(biāo)的調(diào)節(jié)、校準(zhǔn)和補(bǔ)償，同時(shí)越來(lái)越多地需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)儀器的工作狀態(tài)，以提高系統(tǒng)的町靠性，故對(duì)模擬節(jié)點(diǎn)數(shù)量需求越來(lái)越大。此外，現(xiàn)代智能測(cè)量?jī)x器正迅速向低功耗、低成本、小體積、高性能、高速率方向發(fā)展，電路集成度越來(lái)越大，成本越來(lái)越低，尺寸越來(lái)越小，頻率也越來(lái)越高。作為測(cè)量?jī)x器的輔助支撐電路，如何在滿足功能和性能的前提下盡可能減少電路板面積占用、減小對(duì)其他電路的電磁干擾等影響，一直是設(shè)計(jì)者不斷追求的目標(biāo)?？梢?，基于并行總線的傳統(tǒng)模擬節(jié)點(diǎn)信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)思想已經(jīng)不能滿足需要。
隨著串行總線接口技術(shù)的誕生和不斷成熟，其簡(jiǎn)單的接口、較高的數(shù)據(jù)傳輸效率、靈活的互聯(lián)方式以及其可擴(kuò)展性能力使得在電子領(lǐng)域及測(cè)試領(lǐng)域得到迅速推廣和應(yīng)用。與并行接口相比，串行接口減少了引腳數(shù)目，降低了接口沒(méi)計(jì)的復(fù)雜性，減小了電磁輻射和體積。
串行接口通常提供全雙工同步操作，數(shù)據(jù)以位為單位進(jìn)行串行輸入輸出。各元器件生產(chǎn)廠家紛紛推出了基于串行總線的器件，越來(lái)越多的處理器也開始集成相應(yīng)的串行通信接口，并兼容一些流行的串行總線。因此，在精度、速度、分辯力等指標(biāo)許可的前提下，選擇多通道以及具有采樣保持器串行ADC以及其他串行器件搭建基于串行總線的測(cè)量?jī)x器模擬節(jié)點(diǎn)方案無(wú)疑是一種理想的選擇?；谶@種串行總線的模擬節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/188483.htm
在智能測(cè)量?jī)x器中，模擬節(jié)點(diǎn)通常分布于儀器的各個(gè)電路板和功能模塊，而每塊電路板和功能模塊又可能包括多個(gè)模擬探測(cè)節(jié)點(diǎn)。
為此，在設(shè)計(jì)中往往根據(jù)模擬節(jié)點(diǎn)的數(shù)量選擇使用一片或多片多通道串行A／D芯片(如AD公司的AD7812等)構(gòu)成每塊電路板或功能模塊的模擬輸入通道，而不同電路板或功能模塊上的串行設(shè)備均掛接在同一串行總線上，由處理器通過(guò)控制總線及譯碼邏輯來(lái)選擇相應(yīng)的模擬輸入通道并控制相應(yīng)串行設(shè)備的工作。此外，在具體的設(shè)計(jì)中，往往還可以利用串行總線進(jìn)行一些輔助電路設(shè)計(jì)：如利用一些串行D／A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成模擬輸出通道，以根據(jù)需要產(chǎn)生合適的模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路板相關(guān)電路的校準(zhǔn)與補(bǔ)償；設(shè)計(jì)掛接一些串行E2PROM存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)相關(guān)通道的校準(zhǔn)與補(bǔ)償參數(shù)，等等。如圖3所示。
3 基于串行總線的模擬節(jié)點(diǎn)信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3．1 串行總線連接
目前，世界各主要半導(dǎo)體制造商提交了多種不同的串行協(xié)議，比較典型的有以Motorola公司為代表的SPI(se-rial peripheral interface：串行外圍設(shè)備接口)、以Philips公司為代表的I2C(Inter IC)以及國(guó)家半導(dǎo)體公司為代表的MICROWIRE總線(微總線)等。其中，SPI是一種高速4線同步串行外設(shè)接口總線，1條用于串行移位時(shí)鐘SCK，1條用作從使能信號(hào)(SS)，另外2條數(shù)據(jù)線分別用于數(shù)據(jù)的收發(fā)(MISO和MOSI)，采取主從式通信方式、全雙工傳輸。傳輸速率由主控設(shè)備編程決定，可選擇移位
率、主從模式以及時(shí)鐘的極性和相位等；I2C總線是一種用雙向2線串行總線，1條串行數(shù)據(jù)線(SDA)和1條串行時(shí)鐘線(SCL)，采用主從方式的同步通信方式，在通信過(guò)程通過(guò)地址確定通信對(duì)象，每個(gè)I2C器件都有一個(gè)唯一的地址，每個(gè)器件既可發(fā)送也可接收，是1種多主總線；MI-CROWIRE總線是一種3線同步串行接口總線，1條時(shí)鐘線(SK)和2條數(shù)據(jù)收發(fā)線(SO和SI)。
評(píng)論