單片機(jī)在高速數(shù)據(jù)采集中的接口設(shè)計

概述

TMS320VC5402是TI公司的第五代DSP專門基于數(shù)字信號處理的低功耗的DSP芯片，工作頻率高達(dá)10ns，在數(shù)字信號處理中應(yīng)用廣泛。該芯片提供了2個MCBSP，既可以工作在SPI模式又可以工作在通用串口模式，在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用靈活。MAX121是MAXIM公司推出的帶有專用DSP接口的14位具有片上T/H、低漂移、低噪聲、低功耗快速轉(zhuǎn)換的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，功耗只有210mW，轉(zhuǎn)換時間為2.9 s，78dB的SIND，可以和TMS320系列DSP、ADSP系列和Motorola系列單片機(jī)進(jìn)行連接，設(shè)計簡單。

MAX121芯片介紹

MAX121工作參數(shù)

VDD對DGND 0.3～+6V；VSS對DGND 　 +0.3～ 7V；

AIN對AGND 15V；　　AGND對DGND 0.3V；

數(shù)字輸入對DGND（CS、CONVST、MODE、CLKIN、INVCLK、INVFRM）-0.3(Vdd+0.3V)；

數(shù)字輸出對DGND(SFRM、FSTRT、SCLK、SDATA)　+0.3(Vdd+0.3V)；強(qiáng)度超出上述極限參數(shù)可能導(dǎo)致器件的永久性損壞。這些參數(shù)只是極限參數(shù)，并不意味著在極限參數(shù)條件下，或者任何其它超出技術(shù)規(guī)范規(guī)定的工作條件下器件能有效工作。

MAX121的工作原理 如圖2，當(dāng)轉(zhuǎn)換開始時，緩沖器與AIN端斷開，對輸入信號采樣。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時，緩沖器輸入端又連接到AIN端，而且保持電容跟蹤輸入電壓。無論何時，只要轉(zhuǎn)換沒有進(jìn)行，T/H就處于跟蹤模式。在轉(zhuǎn)換開始以后，保持模式啟動時間接近10ns(窗口延遲)。從一次轉(zhuǎn)換到下一次轉(zhuǎn)換延遲變化的典型時間為30ps(窗口抖動)。 [NextPage]

電路時鐘頻率

MAX121工作時需要一個與TTL、CMOS電平兼容的時鐘，時鐘頻率的范圍從0.1～5.5MHz。為滿足2個時鐘周期400ns采集時間的要求，最大時鐘頻率限制在5MHz。由于內(nèi)部T/H電壓下降速率的限制，所有模式的時鐘頻率不應(yīng)低于0.1MHz。

輸出數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位串行數(shù)據(jù)流輸出，前14位為數(shù)據(jù)位(首先為MSB)，后2位為零。輸出數(shù)據(jù)為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式。在CLKIN的上升沿，數(shù)據(jù)在SDATA端同步輸出。輸出數(shù)據(jù)可用FSTRT或者SFRM輸出來分幀。要求每次轉(zhuǎn)換最少為18個時鐘周期，以獲得有效輸出。

高速接口設(shè)計及編程

MAX121共有三種工作方式：

1 ）由/CONVST控制轉(zhuǎn)換；

2 ）/CS控制轉(zhuǎn)換；

3 ）連續(xù)模式。

三種模式中第一種是用于和DSP以及其他微處理器連接，第二種用于多個器件組合應(yīng)用，第三種MAX121工作在連續(xù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)下，應(yīng)用于數(shù)據(jù)的連續(xù)采樣。