基于CS5321與CS5322多路數(shù)據(jù)采集

引 言

　 采用∑一△A/D有三個優(yōu)點：第一是∑一△A/D轉換器的前端無需設置大陡度的抗混疊模擬濾波器，也無需設置采樣保持電路；其次，由于∑一△A/D可直接對大動態(tài)范圍的模擬信號進行高精度的轉換，無需加上程控放大器；最后，由于∑一△A/D一般都采用串行方式進行數(shù)據(jù)傳輸，如果系統(tǒng)設計得當?shù)脑?，接口電路將會非常簡潔?

　　CS5321和CS5322分別是∑一△調制器和可編程多級FIR線性相位數(shù)字抽取濾波器。二者結合，可得到24位高精度A/D轉換器系統(tǒng)，它們的接口電路如圖1所示。CS5321的工作頻帶為O～1500 Hz，可輸出兩種不同速率的過抽樣1位∑一△位流。CS5322是為CS5321設計的專用數(shù)字抽取濾波器，它是一個抽樣率可變的3級抽取數(shù)字濾波器，通過對它的DECC、DECB、DECA三個控制位編程可以得到4 kHz、2 kHz、1 kHz、500 Hz、250 Hz、125 Hz、62.5 Hz 七種不同的輸出抽取率，輸出的字長為24位，并且在串行口讀工作方式下以位流的形式從CS5322的SOD引腳輸出。

　　根據(jù)CS5321和CS5322的這些特點，在選擇系統(tǒng)的中央處理及控制單元的時候，最好選擇字長為32位的帶有串行口的DSP或其他的微處理器。

　1 系統(tǒng)的總體接口

　基于以上介紹及整個系統(tǒng)采用串行傳輸?shù)目紤]，采集系統(tǒng)的總體接口框圖如圖2所示。

　 由圖1可見，多通道模擬信號先經(jīng)過前置放大器送到各自的∑一△A/D轉換器，得到的多通道數(shù)字信號在多路控制電路的作用下，通過串行口傳輸?shù)街醒胩幚砜刂茊卧?jīng)過適當?shù)奶幚砗罂梢运腿氪鎯ζ髦写鎯?。整個系統(tǒng)設計的關鍵在于多通道的串行口接口設計，下面予以介紹。

　 2 多通道串行接口的設計原理與實現(xiàn)

　　由前面介紹可知，CS5322輸出為24位串行比特流，只需要加入少量的多路控制邏輯，就能夠實現(xiàn)多通道的A/D轉換器與DSP的直接連接，幾乎不需要加入其他的任何接口邏輯電路。下面從分析∑一△A/D轉換器的工作時序開始，詳細介紹該采集系統(tǒng)的原理及具體實現(xiàn)。

　　2.1 ∑一△A/D轉換器的串口讀操作時序

　　由CS5321/CS5322組成的∑一△A/D轉換器的串行口讀操作時序如圖3所示。

　 當CS5321/CS5322的輸入時鐘(CLKIN)為1 MHz時，調制器(CS5321)輸出速率為256 Kb/s的串行抽樣比特流。通過對CS5322的抽取率控制位(DECC、DECB、DECA)的不同賦值，可以產(chǎn)生7種不同的輸出字率(即采樣頻率)，字長為24位。CS5322的初始化可以通過軟件編程，也可以通過硬件直接置位完成。具體采用哪種方法，可以根據(jù)系統(tǒng)的需要來選擇。