基于DSP的16通道聲發(fā)射同步數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)

2．2 VC5509A與ADS1278數(shù)據(jù)接口電路設(shè)計(jì)

ADS1278轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以串行方式通過引腳輸出，可以通過FORMAT[2：0]來選擇傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。本文通過VC5509A的McBSP外設(shè)接口來接收ADS1278轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，該接口同時(shí)支持SPI和幀同步協(xié)議，能夠方便的實(shí)現(xiàn)ADS1278的無縫連接。相比較而言，幀同步模式擁有更快的傳輸速度，所以本文選擇了幀同步協(xié)議。

VC5509A與ADS1278采用幀同步協(xié)議的數(shù)據(jù)接口電路如圖3所示，兩片ADS1278以菊花鏈的方式級(jí)聯(lián)。其中，U3的輸入DIN接地，DOUT1連到U2的DIN輸入；U2的輸出DOUT1經(jīng)D觸發(fā)器后連到VC5509A的DR1引腳；U2和U3擁有相同的CLK、SCLK、SYNCn和FSYNC控制信號(hào)。

2．3 電源和基準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)

穩(wěn)定、低噪聲的電源是實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)據(jù)采集的必要保證，該數(shù)據(jù)采集電路包含3種典型電源：ADS1278的1．8 V內(nèi)核電源，3．3 V I／O口電源和5 V模擬電源。其中，5 V模擬電源通過具有較小紋波的LM7805線性穩(wěn)壓得到：3．3 V和1．8 V數(shù)字電源通過具有高電源抑制比和低噪聲性能的電源芯片TPS73033和TPS73018獲得。

基準(zhǔn)電路在高精度數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用，它會(huì)直接影響到數(shù)據(jù)采集電路的精度和穩(wěn)定性。本文采用了TI公司的一款低噪聲、低溫漂、精度極高的電壓基準(zhǔn)芯片REF5025為ADS1278提供參考電壓。為使REF5025的輸出性能達(dá)到最佳，在將基準(zhǔn)信號(hào)送入ADS12 78之前添加了一級(jí)調(diào)理電路，用于進(jìn)行阻抗匹配和濾波。

3 數(shù)據(jù)采集電路的底層軟件實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)采集電路的底層軟件實(shí)現(xiàn)包括配置和數(shù)據(jù)采集兩部分。其中，配置又可分為兩部分：一是對(duì)VC5509A本身的初始化，包括：CSL庫、PLL、GPIO、I2C、定時(shí)器、McBSP、DMA和中斷等：二是對(duì)ADS1278參數(shù)的設(shè)置，包括通道開啟情況、工作模式和采樣率等。數(shù)據(jù)采集工作主要是由DMA來完成的，CPU只負(fù)責(zé)切換緩沖區(qū)和處理數(shù)據(jù)等操作。

數(shù)據(jù)采集電路的底層軟件工作流程如圖4所示。系統(tǒng)上電后，首先完成初始化和ADS1278的配置工作；然后，CPU發(fā)出同步轉(zhuǎn)換脈沖，啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)入中斷等待狀態(tài)；與此同時(shí)由DMA來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，當(dāng)DMA存滿緩沖區(qū)后觸發(fā)中斷；CPU進(jìn)行切換緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)處理等操作，然后返回等待下一次中斷。

在上述過程中，DMA和CPU是并行工作的：即DMA專門負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)搬移到緩沖區(qū)：而CPU則負(fù)責(zé)切換緩沖區(qū)并處理緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)。但同一時(shí)刻，CPU和DMA操作的是不同的緩沖區(qū)：當(dāng)DMA向緩沖區(qū)0存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，CPU處理緩沖區(qū)1的數(shù)據(jù)：而DMA向緩沖區(qū)1存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，CPU

處理緩沖區(qū)0的數(shù)據(jù)。這樣DMA和CPU實(shí)現(xiàn)了一種“乒乓”切換操作，使得DSP能夠更加專注于數(shù)據(jù)處理，從而能夠發(fā)揮最佳性能。