16位高速A/D轉(zhuǎn)換器在高速DSP處理器中的應(yīng)用

由于dsp有先進(jìn)的并行結(jié)構(gòu)使其特別適合于信號(hào)處理，故已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域和各類儀器儀表的開發(fā)設(shè)計(jì)。而在用數(shù)字信號(hào)微處理器構(gòu)成的智能儀器儀表中，外部的各種模擬信號(hào)必須通過a/d轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信號(hào)后才能送入微處理器芯片。而bb公司的高精度轉(zhuǎn)換器ads7805具有較高的性能價(jià)格比，最高的轉(zhuǎn)換頻率可達(dá)100khz，在儀器儀表中得到廣泛的應(yīng)用。
ads7805芯片有28腳雙排直插式或貼片式封裝，只需單端5v電源供電即可正常工作；芯片內(nèi)部含有采樣保持、電壓基準(zhǔn)和時(shí)鐘等電路，極大簡(jiǎn)化用戶的電路設(shè)計(jì)，同時(shí)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。ads7805采用cmos工藝制造，功耗低（最大功耗為100mw），單通道輸入，模擬輸入電壓的范圍為±10v，采用逐次逼近式工作原理，轉(zhuǎn)換結(jié)果由16位數(shù)據(jù)線并行輸出，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取上次轉(zhuǎn)換的結(jié)果可以同時(shí)進(jìn)行。

1、引腳及功能

ads7805共有28個(gè)引腳，圖1為其引腳圖。這些引腳大體可以劃分為3類。

i. 電源類

數(shù)字電源vdig(28腳)和模擬電源vana（27腳）通常一起接到5v電源上；數(shù)字地dgnd（14腳）和模擬地agnd1（2腳）、agnd2（5腳）通常共地；參考電壓端ref（3腳）對(duì)地接2.2μf鉭電容，則芯片內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生2.5v基準(zhǔn)電壓；參考電容端cap（4腳）對(duì)地接2.2μf鉭電容。

ii.信號(hào)類

模擬信號(hào)輸入端vin(1腳)；d15～d8（6腳到13腳）與d7～d0（15腳到22腳）為數(shù)字信號(hào)并行輸出口。

iii.控制信號(hào)類

片選信號(hào)輸入端/cs(25腳)；讀取結(jié)果/模數(shù)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入端r/c（24腳）；轉(zhuǎn)換結(jié)果指示輸出端/busy（26腳）；控制從總線讀出的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)換結(jié)果的高字節(jié)還是低字節(jié)信號(hào)輸入端byte（23腳）。

2、 啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換和讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果

美國(guó)bb公司生產(chǎn)的ads78xx系列a/d轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的時(shí)序都比較特別，且大致相同，ads7805的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖如圖2所示。

首先要在r/c引腳輸入一個(gè)低電平信號(hào)，此低電平信號(hào)的持續(xù)時(shí)間要求在40～7000ns之間；這時(shí)busy引腳電平被拉低表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在經(jīng)過了大約8μs（即為/busy信號(hào)保持低電平的時(shí)間）以后，轉(zhuǎn)換完成，busy引腳電平相應(yīng)變高；再把r/c腳電平拉高，此時(shí)ads7805就會(huì)將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線上。雖然轉(zhuǎn)換結(jié)果為16位，但對(duì)于具有16位數(shù)據(jù)總線的dsp微處理器而言，不必分兩次讀入，故可將byte腳從始至終同一信號(hào)電平，當(dāng)byte腳為高電平時(shí)，pin6～13輸出低字節(jié)，pin15～22輸出高字節(jié)；反之當(dāng)byte腳為低電平時(shí)，pin6～13輸出高字節(jié)，pin6～13輸出低字節(jié)。如果用/cs引腳來控制ads7805的轉(zhuǎn)換，其時(shí)序同r/c引腳相似，故這里就不詳細(xì)說明。ads7805轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字結(jié)果是以補(bǔ)碼形式給出的，現(xiàn)給出其理想的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表，表1所列即為ads7805的模擬電壓與其補(bǔ)碼形式的數(shù)字輸出關(guān)系， -10v～9.99512v為量程

3、 與dsp的接口

ti公司的16-bit定點(diǎn)dsp tms320f206，是一種低功耗器件，采用了改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，有1條程序總線和3條數(shù)據(jù)總線，流水線操作，有高度并行32-bit算術(shù)邏輯單元、16*16-bit并行硬件乘法器、片內(nèi)存儲(chǔ)器、片內(nèi)外設(shè)和高度專業(yè)化的指令集。當(dāng)tms320f206外接16mhz的晶振，工作時(shí)鐘控制模式選為×1時(shí)，可以將ads7805的/cs腳接到dsp的/rd信號(hào)引腳，但為了減少控制線，可以將/cs引腳直接接成低電平，r/c引腳接到dsp的擴(kuò)展輸出口，而/busy信號(hào)只需連接到普通的端入端口即可，如dsp的io口、擴(kuò)展芯片74ls244的輸入口等。圖3是一個(gè)ads7805與tms320f206的典型接口電路。

tms320f206的用戶可以用匯編語言或c語言進(jìn)行源程序的編寫，而c語言開發(fā)出的系統(tǒng)易于維護(hù)，可靠性高，可移植性好，故下面介紹用c語言編寫的ads7805的開發(fā)程序。

源程序如下：

#include
#include
ioport unsigned int port90ac;
ioport unsigned int porte0f7;
#define ic273n port90ac
#define ads7805 porte0f7
#define wait asm(" nop ");
int i, ia[8]; double bv_coil,ia;
reg_aspcr=0x0e00; reg_iosr=0x0000;
asm( " clrc intm ");
ic273n=0x0008; wait;
for(i=0;i<=7;i++)
{ ic273n=0x0000;
while ((reg_iosr&0x0004)==0x0004)
{ if （adt> 2; return();）
ic273n=0x0008; wait;
ia[i]=(int)(ads7805&0xffff); }
ia=0; for (i=0;i<=7;i++)
{ if ia[i]<32767 pr[i]=((double)(ia[i]))*0.000305185;/*10/32767=0.000305185*/ else
pr[i]=((double)(ia[i]-65535))*0.000305185;
ia=ia+pr[i]*pr[i]; }
bv_coil = sqrt(ia/8);

5、 結(jié)束語

ads7805為16位的a/d轉(zhuǎn)換器，它不僅分辨率高、轉(zhuǎn)換速度快，而且接口簡(jiǎn)單方便、應(yīng)用靈活，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。筆者在gkndc-h型高壓開關(guān)特性精密測(cè)量?jī)x中就使用了ads7805，并取得了很好的測(cè)量效果。