TI DSP入門芯片TMS320F28335

　　XINTF是TMS320F28335所提供的一個非復(fù)用異步總線，用來完成外部異步器件的擴展。XINTF可以映射外設(shè)到3個固定的內(nèi)存映射區(qū)域，當(dāng)外部資源掛接到某個區(qū)域時，則需要通過XINTF的一個片選信號來進(jìn)行外部資源的選定。

　　CY7C1011CV33-12ZSXE是一個CMOS的靜態(tài)RAM存儲器，其容量大小為64 kB，16位數(shù)據(jù)寬度。圖2是外圍SRAM擴展電路連接圖。

圖2 外圍SRAM擴展電路連接圖

　　如圖2所示，本系統(tǒng)選用ZONE7區(qū)域作為RAM的外圍擴展。DSC通過其XZCS7管腳向片外SRAM發(fā)送片選信號。WE信號用來控制DSC對片外SRAM的讀寫，當(dāng)DSC的XWEo管腳為低電平，則DSC對片外RAM進(jìn)行讀寫操作；XWEo為高電平，同時DSC的XRD管腳為低電平，則為讀操作。

　　1．3．2 EEPROM擴展

　　考慮到系統(tǒng)在加電后，需要對一些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行一些初始化，而這些初始化的數(shù)據(jù)在設(shè)備運轉(zhuǎn)時又需要不斷改變。因此，在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，實時將數(shù)據(jù)加以保存，以至于設(shè)備斷電后數(shù)據(jù)依舊存在。本系統(tǒng)利用TMS320F28335的SPI接口外擴了一個EEPROM保存設(shè)備運轉(zhuǎn)時實時獲取的初始化數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)選用Atmel公司的AT25160集成芯片。該芯片的容量為2 kB，其寬度為8位數(shù)據(jù)寬度。模塊電路如圖3所示。

圖3 EEPROM鏈接

　　如圖3所示，DSC通過SPISTEA管腳發(fā)送片選信號選中EEPROM，通過SPICLKA管腳發(fā)送SPI傳輸時鐘，而數(shù)據(jù)的寫入和讀出則分別通過SPIS-IMOA和SPISOMIA管腳完成。EEPROM中的HOLD管腳用來暫停與主設(shè)備間串行數(shù)據(jù)傳輸，WP管腳則用來進(jìn)行對EEPROM的寫保護，如果其為低電平，則主機無法向其寫人數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對兩管腳輸入高電平，保證EEPROM在讀寫操作過程中一直可以進(jìn)行而不被中斷。

　　1．3．3 SCI上位機通信接口

　　為了實現(xiàn)上位機同DSC異步的通信和數(shù)據(jù)傳輸，本系統(tǒng)利用TMS320F28335所提供的SCI接口來完成所需要求。SCI是一個2線的異步串行端口，即常說的UART。其數(shù)據(jù)的收發(fā)支持全雙工通信，內(nèi)部收發(fā)均有一個16級的FIFO來緩存數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)可靠，SCI提供奇偶校驗，數(shù)據(jù)溢出檢測等操作。SCI接口輸出信號的電平是LV—TTL電氣標(biāo)準(zhǔn)，通過RS232收發(fā)轉(zhuǎn)換器加以驅(qū)動，獲得RS232電氣標(biāo)準(zhǔn)的信號，以便上位機接收。

　1．4 模擬電路設(shè)計

　　模擬部分電路主要是以ADC為中心的應(yīng)用電路。其主要實現(xiàn)模擬信號的處理，采集等工作。其中核心部分為AD轉(zhuǎn)換。

　　AD轉(zhuǎn)換部分，主要是通過數(shù)字采樣來完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)變。本系統(tǒng)選用的ADC芯片是美國模擬電氣公司的AD7656。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7656是高集成度、6通道6 bit逐次逼近（SAR）型ADC，內(nèi)含1個2．5 V基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)緩沖器。該器件的功耗比最接近的同類雙極性ADC降低了60％。AD7656在每通道250kb·s-1采樣速率下的精度是同類產(chǎn)品的兩倍。可以由引腳和軟件選擇模擬電壓范圍：10 V或5 V；模擬電源電壓范圍為4．75～5．25 V，因而大范圍的工作電壓使其無需電平轉(zhuǎn)換等其他措施便可以直接與DSC相連；提供有并行和串行接口?？梢怨ぷ髟?40～85℃。標(biāo)準(zhǔn)模式5 V供電，250 kb·s-1時的功耗為140 mW，待機時僅為100μW?；趇COMS技術(shù)制造的AD7656可以滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ψ直媛?、多通道、轉(zhuǎn)換速率和功耗等方面的較高要求。

　　AD7656支持和DSC的并口、串口數(shù)據(jù)傳輸，通過SER／PAR SEL管腳的高低電平的選擇，來控制采樣后數(shù)字信號的傳輸方式。當(dāng)其為高電平，則使用串行傳輸方式，反之則使用并行傳輸方式。本系統(tǒng)選用并行傳輸方式。在具體的轉(zhuǎn)換過程中，每片AD7656內(nèi)部的6條采樣通路可以分為A、B、C共3組，其中每組通路包含2路通路。3組通路可以同時采樣，也可以單獨采樣，而每組內(nèi)的兩條通路同時采樣。管腳CONVSTA，CONVSTB，CONVSTC分別用來對A、B、C采樣通路進(jìn)行控制。當(dāng)一個上升沿電平到達(dá)任一管腳，則該管腳對應(yīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換的2路通路被啟動，開始完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)把三管腳連接，3組采樣通路，即所有的6條采樣通路同時采樣。系統(tǒng)選用3組通路同時采樣。

　　當(dāng)DSC連接有多片ADC時，則需要通過CS片選管腳來進(jìn)行ADC的選擇。當(dāng)采樣開始，BUSY管腳將從低電平變?yōu)楦唠娖?，在整個采樣的過程中，BUSY一直保持高電平，當(dāng)采樣結(jié)束，BUSY則從高電平變?yōu)榈碗娖?，此時DSC就可以開始讀取數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)則利用該管腳作為DSC外部中斷源的輸入管腳。當(dāng)BUSY上電平由高變低，則通知DSC產(chǎn)生中斷，來進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。

　　本系統(tǒng)選用2片AD7656完成12路數(shù)據(jù)采樣，通過DSC的XINTF ZONE6把ADC設(shè)備映射到DSC上，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通過地址譯碼和邏輯控制實現(xiàn)2片ADC同DSC的連接。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　圖4 系統(tǒng)DSC通ADC連

　　圖4中左下角為邏輯部分，通過DSC的地址線BA17和BA18完成對ADC的選擇?？梢缘玫紸DC0和ADC1在DSC中的地址映射為0x180000和0x1400 00。而外部輸入40 kHz的時鐘，作為ADC的采樣頻率。兩個ADC對應(yīng)DSC的同一個中斷，當(dāng)任意一片ADC采樣完畢，都會引起DSC的中斷，從而進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)的讀取。

　　2.系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　如前所述，整個信號處理板一共有12路模擬信號通路，通過傳感器接收到12路模擬信號。2片AD7656把12路模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送給TMS320F28335，在TMS320F28335中對這些采集到的數(shù)據(jù)做相應(yīng)處理后通過SCI傳送給上位機。同時對有必要保存的數(shù)據(jù)通過SPI接口保存到EEPROM中。整個采集、通信過程由上位機發(fā)送相關(guān)的命令來加以控制。程序的流程如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)軟件流程圖

　　在主函數(shù)中，程序首先完成相應(yīng)模塊的初始化，設(shè)定好CPU運行的時鐘，選定好各個模塊的工作模式，然后讀取EEPROM中的設(shè)備初始化數(shù)據(jù)，后進(jìn)行入等待狀態(tài)。此時CPU等待ADC采樣的數(shù)據(jù)，當(dāng)ADC采樣過程結(jié)束，則進(jìn)入ADC中斷響應(yīng)函數(shù)，在此函數(shù)中，主要完成數(shù)據(jù)的讀取，對于小信號，通過程控放大器放大其幅值，然后存儲到自定義的緩存區(qū)中。兩個串口工作方式均由上位機發(fā)送命令，從而觸發(fā)SCI的串口收中斷服務(wù)函數(shù)。然后在中斷服務(wù)函數(shù)中完成對應(yīng)命令要求。系統(tǒng)選用串口1完成采集數(shù)據(jù)向上位機的傳輸，串口0完成向EEPROM發(fā)送需保存的數(shù)據(jù)和一些相關(guān)操作。而SCI0和SCI1分別對應(yīng)DSC外設(shè)中斷的INT9．1和INT9．3，外部中斷XINT1對應(yīng)INT1．4。程序設(shè)置兩個串口的傳輸速率均為38．4 kb·s-1。

　　在設(shè)備工作時，由于SCI1的中斷源是上位機的命令發(fā)送，系統(tǒng)規(guī)定上位機每20ms發(fā)送一個數(shù)據(jù)接受命令，因此SCI1的中斷響應(yīng)周期為td= 20 ms。而由于采樣率為40 kHz，因此ADC的中斷服務(wù)函數(shù)響應(yīng)周期為0．025 ms。系統(tǒng)規(guī)定采集一組數(shù)據(jù)的個數(shù)為50，那么采集一組數(shù)據(jù)的時間即為tc=1．25 ms，所以在一次SCI1中斷過程中，ADC會采集16組數(shù)據(jù)。考慮到串口傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?8．4kb·s-1，因此傳送一個16位的數(shù)據(jù)時間為tt=0．417 ms。而一組數(shù)據(jù)采集時間加上串口數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間為tc+tt=1．667 ms《

　4 結(jié)束語

　　所設(shè)計的信號處理板以TMS320F28335為核心處理器，利用AD7656完成模擬信號采樣的功能硬件平臺。TMS320F28335片內(nèi)集成了豐富的外圍資源，通過驅(qū)動軟件的配置和硬件系統(tǒng)的設(shè)計，可以方便、高效地完成大量數(shù)字信號的處理和運算。AD7656的6路模擬信號采集和16位高精度的模擬信號采樣，較好地完成了模擬信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，減少了模擬信號采樣的失真。實驗證明，信號處理板所采集到的數(shù)字信號的誤差值約為1．37 mV，可達(dá)14位的采樣精度。