基于McBSP的高速串行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 序言

本文介紹了基于TI公司的新一代DSP芯片TMS320C6711和AD公司的串行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD974的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

TMS320C6711是32bit浮點(diǎn)信號(hào)處理器，核心電壓1.8V，工作頻率100-150MHz，2級(jí)Cache，運(yùn)算速度 900MFLOPS。其多通道緩沖串口（Multi-channel Buffered Serial Port，McBSP）可直接與AD974進(jìn)行串口連接，為系統(tǒng)提供高性能的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理能力。

AD974是美國模擬器件公司生產(chǎn)的一個(gè)200kSPS、4通道、16位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。具有高通過率、低功耗、高精度等特性，此外，該器件還集成了外圍器件，并采用串行通訊方式，因而可極大地簡化數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)，非常適合于體積小、信號(hào)復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)控制、醫(yī)療儀器等。

2. AD974芯片的特點(diǎn)及工作原理

2.1 AD974芯片的特點(diǎn)

AD974是一個(gè)四通道、16位串行通訊數(shù)據(jù)采集模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該器件內(nèi)含模擬輸入多路轉(zhuǎn)換器、高速16位采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器和+2.5V參考電壓。從應(yīng)用角度看，AD974具有如下特點(diǎn)：

（1）支持復(fù)雜的信號(hào)采集系統(tǒng)。具有四個(gè)單端的模擬輸入通道，能提供多種可設(shè)置的模擬輸入范圍，包括0V～4V、0V～5V或-10V～+10V；
（2）采用串行接口。與大多數(shù)微處理器的串行接口兼容，具有數(shù)據(jù)傳送效率高、數(shù)據(jù)連線少的特點(diǎn)；
（3）可簡化電路的設(shè)計(jì)，AD974由單電源+5V供電，并且只需較少的外圍電路。為了達(dá)到簡化電路設(shè)計(jì)的目的，AD974內(nèi)部還集成了模擬輸入多路轉(zhuǎn)換器、高速逐次逼近開關(guān)電容ADC、時(shí)鐘電路和內(nèi)部2.5V參考電壓電路等（參考電壓也可以由外部參考電路供應(yīng)）；

（4）高通過率、低功耗。AD974可提供200kSPS的高通過率，而功率耗散最大卻只有120mW，因此其轉(zhuǎn)換速率可以高達(dá)2kSPS/mW。此外，在掉電模式下，AD974的功耗僅為50μW（典型值）。