基于DSP與MAX147的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

A Multiple Channel data acquisition System based DSP And Max147

Abstract： This thesis design a multiple channel data acquisition system based on DSP and MAX147.The MAX147’s timing and TMS320VC5402’s McBSP were introduced also the circuit of SPI interface was given. The program of SPI interface was given in detail. The channel data acquisition system was implemented.

Key words: DSP；MAX147；SPI；McBSP

摘要：本文設(shè)計(jì)了一種基于DSP與MAX147的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)詳細(xì)地介紹了多路數(shù)據(jù)采集A/D芯片MAX147工作時(shí)序和TMS320VC5402的McBSP工作原理，并給出了McBSP以SPI接口方式與MAX147接口電路，編寫(xiě)了TMS320VC5402的McBSP與MAX147的SPI接口程序，實(shí)現(xiàn)了多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器；MAX147；串行外圍設(shè)備接口；多通道緩沖串口

1. 引言

由于DSP芯片具有先進(jìn)的并行結(jié)構(gòu)，使其在信號(hào)處理和數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用TI公司的DSP芯片TMS320VC5402PGE100最高工作頻率是100MHZ具有2個(gè)高速、全雙工、多通道緩沖串行接口(McBSP) 其方便的數(shù)據(jù)流控制可使其與大多數(shù)同步串行外圍設(shè)備接口MAXIM公司的A/D芯片MAX147具有較高的性能價(jià)格比，最高的轉(zhuǎn)換頻率可達(dá)130kHz，具有高采樣率、低功耗、高精度等特性，非常適合于體積小、對(duì)功耗要求比較嚴(yán)格的移動(dòng)應(yīng)用設(shè)備，如便攜式工業(yè)測(cè)量、醫(yī)療儀器等

2. MAX147工作原理

2.1 MAX147介紹

MAX147是一種具有8個(gè)單端輸入通道或4個(gè)差動(dòng)輸入通道的12位精度的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸入電壓范圍：0～2.5V(或-1.25V～+1.25V)，可軟件配置單/雙極輸入采樣頻率可達(dá)133kHz采用單電源供電，工作電壓范圍+2.7～+5.25V它的功耗低：在3V/133kps時(shí)其電源電流為1.2mA在3V/133kps時(shí)其電源電流為54μA，而在掉電模式時(shí)僅為1μA它的通信接口與SPI/QSPI/Microwire/TMS320兼容

2.2 MAX147工作時(shí)序

MAX147要啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換，就需要向DIN送入一個(gè)8位控制字當(dāng)片選信號(hào)CS為低時(shí)，控制字的每一位在SCLK的上升沿送入MAX147內(nèi)部寄存器當(dāng)CS拉低時(shí)，第一個(gè)到達(dá)的邏輯“1”表示控制字的第最高位當(dāng)MAX147工作在SPI模式且選擇外部時(shí)鐘時(shí)，保證CPU串行口工作在主機(jī)模式下，CPU產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘頻率（100KHz―2MHz）讀取一個(gè)MAX147的A/D轉(zhuǎn)換值的時(shí)序如圖1所示，

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MAX147的控制字由八位組成，各位的功能見(jiàn)表1所示

bit7控制字節(jié)起始位，“1”有效，在此之間有，DIN上的“0”位均無(wú)效

bit6～bit4通道選擇位，設(shè)置采樣輸入腳

bit3單極/雙極選擇位，bit3=1時(shí)，為單極轉(zhuǎn)換模式，采樣信號(hào)輸入電壓范圍0～VREF；bit3=0時(shí)，雙極轉(zhuǎn)換模式，輸入電壓-VREF/2～+VREF/2

bit2單端/差動(dòng)選擇位，bit2=1時(shí)，輸入電壓CMOS端作比較，bit2=0時(shí)，輸入電壓為所測(cè)兩電壓之差

bit1 bit0bit1=0、bit0=0時(shí)，為全掉電模式，bit1=0、bit0=1時(shí)，速掉電模式（僅適合于MAX146），bit1=1、bit0=0時(shí)，為內(nèi)部時(shí)鐘模式，bit1=1、bit0=1為外部時(shí)鐘模式

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MAX147具體軟件步驟如下：

(1)送控制命令字：1XXX1111輸入信號(hào)為單極性且單端輸入，選擇外部始終模式，XXX為通道選擇

(2)CPU將片選信號(hào)CS拉低

(3)發(fā)送控制字，同時(shí)接收一個(gè)字節(jié)，但將接收的字節(jié)忽略

(4)發(fā)送0x00，同時(shí)接收第二個(gè)字節(jié)

(5)發(fā)送0x00，同時(shí)接收第三個(gè)字節(jié)

(6)CPU將CS拉高

第二和第三個(gè)接收字節(jié)包含了MAX147的轉(zhuǎn)換結(jié)果為避免T/H的過(guò)多衰減，應(yīng)保證其全部轉(zhuǎn)換時(shí)間不超過(guò)120μs