基于C P LD的 OMA-L137與ADS1178數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)

引 言
串行外圍設(shè)備接口(Serial Peripheral Interface，SPI)總線技術(shù)是Motorola公司推出的一種高速同步串行輸入／輸出接口，近年來廣泛應(yīng)用于外部移位寄存器、D／A轉(zhuǎn)換器、 A／D轉(zhuǎn)換器、串行EEPROM、LED顯示器等外部設(shè)備的拓展。SPI總線是一種三線同步總線(CLK、SI-MO、SOMI)，可以共享，便于組成帶多個(gè)SPI接口的控制系統(tǒng)。其傳輸速率可編程，連接線少，具有良好的拓展性。
ADS1178是一款典型的具有SPI接口的A／D轉(zhuǎn)換器，它可以方便地與帶有SPI接口的處理器或控制器相連接。OMAP-L137是一款處理能力強(qiáng)、外接存儲空間大、集成度高、外設(shè)管理方便的新型工控芯片。
目前，ADS1178與OMAP-L137的數(shù)據(jù)通信主要通過SPI接口直接連接實(shí)現(xiàn)。通過配置，使OMAP-L137工作在主模式，ADS1178工作在從模式，由OMAP-L137提供用來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘。但是，采用此模式結(jié)合EDMA進(jìn)行數(shù)據(jù)接收時(shí)，每接收一組采樣數(shù)據(jù)都需要通過中斷來改變接收數(shù)據(jù)的存放地址，即完成N組數(shù)據(jù)的接收需要N個(gè)中斷來完成，這會給系統(tǒng)的資源管理帶來很大的麻煩。
本設(shè)計(jì)使OMAP-L137、ADS1178的SPI接口工作在從模式，由CPLD作主片來提供進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘。在準(zhǔn)確、快速完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，節(jié)省了處理器資源，方便了系統(tǒng)資源的管理。

1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 芯片概述
ADS1178是TI公司于2008年9月推出的一款A(yù)／D控制芯片，它采用△-∑模／數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到16位的數(shù)據(jù)采集精度，并且擁有良好的交流特性。其帶寬達(dá)25 kHz，具有97 dB的信噪比和-105 dB的總諧波失真。在正常工作時(shí)每通道的功耗只有31 mW，支持8路通道同時(shí)采樣，并將數(shù)據(jù)依次連續(xù)地送上數(shù)據(jù)總線；在滿足實(shí)時(shí)同步采樣的同時(shí)，還具有52 ksps的轉(zhuǎn)換速率。該芯片主要應(yīng)用于三相交流電的實(shí)時(shí)監(jiān)測、心電圖監(jiān)視器、質(zhì)量流量計(jì)、振動系統(tǒng)的模態(tài)分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)還支持SPI和幀同步兩種數(shù)據(jù)傳輸格式，并支持A／D間的級聯(lián)。
OMAP-L137是TI司推出的針對工業(yè)控制領(lǐng)域的雙核處理器，它綜合了ARM和DSP兩個(gè)處理器各自在實(shí)時(shí)性和計(jì)算精度上的優(yōu)勢。兩個(gè)處理器的主頻均達(dá)到300MFHz(DSP的處理速度高達(dá)2 400MIPS／1 800MFLOPS)。可以外接2個(gè)存儲空間EMIFA和EMIFB，并且在片上有著非常豐富的外設(shè)資源，主要針對工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的控制提供了EHRPWM、ECAP、EQEP、 EMAC等模塊，并在各控制模塊和各接口之間采用EDMA3模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。這大大減輕了雙核處理器的負(fù)擔(dān)，占用很少的處理器資源，同時(shí)在兩個(gè)處理器之間開辟了一塊128 KB的共享存儲空間，可以使數(shù)據(jù)在雙核之間快速地進(jìn)行交換。