多路跟蹤濾波同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究
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在編程模式下，AD73360L首先在SCLK的下降沿檢測輸入幀同步SDIFS，當(dāng)檢測到SDIFS高電平后，從下個(gè)周期開始，在SCLK的下降沿將SDI線上的命令控制字的1位移入AD73360L的移位寄存器，連續(xù)移位16次，一個(gè)命令控制字接收完畢，存入對應(yīng)的寄存器中。然后重復(fù)上述過程，直到接收到新的工作模式控制字后，才能轉(zhuǎn)入新的工作模式。
在數(shù)據(jù)模式下，只能輸出采樣值。當(dāng)AD73360L完成一次數(shù)據(jù)采集后，首先在SCLK的上升沿向SDOFS發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘周期高電平的輸出幀同步信號，將一個(gè)采樣值裝入移位寄存器，然后從下個(gè)周期開始，在SCLK的上升沿將移位寄存器中的采樣值移位到SDO線上，連續(xù)移位16次，一個(gè)采樣值發(fā)送完畢，重復(fù)上述過程，直到6個(gè)采樣值發(fā)送完畢。當(dāng)下次AD轉(zhuǎn)換完成后，重復(fù)上述過程，重新發(fā)送一組采樣數(shù)據(jù)。只有復(fù)位AD73360L，才能終止數(shù)據(jù)模式的輸出過程。
2.3 TMS320LF2407同步串行口
TMS320LF2407 DSP的16位同步串行口SPI可工作于主動或從動兩種工作方式[6]。它只有一個(gè)移位寄存器，僅含有4條通訊總線：SPISOMI 從動輸出/主動輸入數(shù)據(jù)線；SPISIMO 從動輸入/主動輸出數(shù)據(jù)線；SPICLK 串行同步時(shí)鐘；SPISTE 從動方式SPI端口使能，由主控機(jī)輸入，低電平有效。當(dāng)SPI接口有多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收時(shí)，在SPICLK控制下，數(shù)據(jù)是連續(xù)傳輸，各數(shù)據(jù)間沒有間隔，除非SPISTE無效，才能停止數(shù)據(jù)的傳輸。
2.4 TMS320LF2407與AD73360L接口電路
通過以上分析可知，它們之間的通訊方式存在以下三個(gè)不匹配的地方。
(1)AD73360L發(fā)送或接收數(shù)據(jù)是根據(jù)幀同步信號實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)起始位的識別，在時(shí)鐘SCLK的控制下，通過移位方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。TMS320LF2407僅提供4條通訊總線，輸出數(shù)據(jù)時(shí)，不能提供輸出幀同步信號，因而造成接收命令錯(cuò)誤；接收數(shù)據(jù)時(shí)，因不能識別AD73360L發(fā)出的輸出幀同步信號，而造成接收數(shù)據(jù)錯(cuò)位。
(2)AD73360L發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，在兩個(gè)數(shù)據(jù)間至少存在一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間間隔，TMS320LF2407則是連續(xù)傳輸，在兩個(gè)數(shù)據(jù)間沒有時(shí)間間隔。
(3)AD73360L只能工作在主動方式，不能向DSP的SPI端口提供使能控制信號SPISTE，AD73360L不能啟動TMS320LF2407接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。
因此，TMS320LF2406與AD73360L的兩個(gè)同步串行接口不能直接匹配。為此設(shè)計(jì)了如圖5所示的通訊接口電路。通過軟硬件結(jié)合的方法，可以實(shí)現(xiàn)它們之間的雙向數(shù)據(jù)通訊。圖中AD73360L的兩個(gè)幀同步信號連接成幀同步返回環(huán)方式，即FDOFS輸出幀同步作為SDIFS輸入幀同步，同時(shí)也連接到DSP的XINT1的中斷輸入端，作為DSP的發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的同步信號；ADC的SCLK作為DSP的移位時(shí)鐘信號；ADC的數(shù)據(jù)輸出SDO作為DSP的數(shù)據(jù)輸入SPISIMO；DSP的數(shù)據(jù)輸出SPISOMI作為ADC的數(shù)據(jù)輸入SDI；DSP的IOPE1輸出作為SPI端口使能SPISTE輸入；DSP的IOPE2輸出控制AD73360L的復(fù)位和片選使能。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/194864.htm
3 通訊軟件設(shè)計(jì)
首先，TMS320LF2407 DSP的IOPE1輸出端置1，禁止SPI接口通訊，DSP的IOPE2輸出端置0，使AD73360L復(fù)位；然后，初始化DSP的SPI通訊接口，設(shè)置SPI為從動工作方式和數(shù)據(jù)發(fā)送方式。當(dāng)AD73360L可靠復(fù)位后，全部控制寄存器復(fù)位到零,默認(rèn)最低的SCLK速率( DMCLK/8)和采樣率(DMCLK/2048)，它確保與低速微處理器的可靠通訊。當(dāng)DSP將IOPE2輸出端置1時(shí)，AD73360L的復(fù)位過程結(jié)束并使片選CS使能。AD73360L復(fù)位之后，默認(rèn)工作在編程模式，便于對AD73360L進(jìn)行初始化，并且在每個(gè)采樣周期輸出一個(gè)幀同步SDOFS。它既作為AD73360L的輸入幀同步信號,同時(shí)也作為DSP的XINT1的輸入。在對AD73360L進(jìn)行初始化階段，DSP查詢XINT1的狀態(tài)。當(dāng)檢測到XINT1引腳的幀同步脈沖的上升沿時(shí)，將一個(gè)16位控制字發(fā)送至緩沖區(qū)；當(dāng)DSP檢測到XINT1的下降沿時(shí)，把IOPE1置0，使SPISTE有效，允許發(fā)送數(shù)據(jù)。在SCLK的上升沿將數(shù)據(jù)移位到發(fā)送數(shù)據(jù)線SPISOMI上，然后在SCLK的下降沿，移入AD73360L內(nèi)部的輸入移位寄存器。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，DSP始終查詢SPI的狀態(tài)，當(dāng)DSP查詢到一個(gè)控制字發(fā)送完畢時(shí)，立即把IOPE1置1，則SPISTE無效，禁止繼續(xù)發(fā)送。然后，DSP重新查詢XINT1引腳的幀同步脈沖，重復(fù)上述的發(fā)送控制命令字的過程。同時(shí)，AD73360L將接收的控制字存入相應(yīng)的控制寄存器中。當(dāng)最后一個(gè)控制字（數(shù)據(jù)工作模式字）輸出完畢時(shí)，AD73360L初始化過程結(jié)束，以后對其編程將無效，除非重新復(fù)位AD73360L。而DSP則重新初始化SPI接口，把它設(shè)置為輸入方式，并允許SPI接收中斷，允許XINT1下降沿中斷。每當(dāng)一次A/D轉(zhuǎn)換完成后，AD73360L按規(guī)定時(shí)序連續(xù)發(fā)送6個(gè)采樣值和對應(yīng)的6個(gè)同步脈沖，AD73360L的每個(gè)輸出同步脈沖的下降沿（即SCLK的上升沿），XINT1都產(chǎn)生一次中斷，中斷服務(wù)程序中把IOPE1置0使SPISTE有效，允許接收數(shù)據(jù)。在SCLK的每個(gè)下降沿，將AD73360L輸出的采樣值移入DSP內(nèi)部的移位寄存器中。每當(dāng)DSP接收一個(gè)16位采樣值后，SPI產(chǎn)生中斷，SPI中斷程序保存采樣值并把IOPE1置1使SPISTE無效，禁止接收數(shù)據(jù)。接口通訊軟件流程如圖6所示。
本文提出的由TMS320LF2407和AD73360L構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，將硬件鎖相環(huán)技術(shù)應(yīng)用于16位串行Σ-ΔA/D轉(zhuǎn)換器，可對多路關(guān)聯(lián)信號同時(shí)、同步采樣和抗混疊跟蹤濾波，提高了系統(tǒng)的測量精度和抗干擾能力，且電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。文中還討論了不同結(jié)構(gòu)的同步串行口接口電路的設(shè)計(jì)方法。給出的同步采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案已應(yīng)用于高精度三相電能表現(xiàn)場校驗(yàn)儀和分布式變電站高壓設(shè)備絕緣在線監(jiān)測裝置中，取得了良好的效果。
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