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

2.2 AD974工作原理

1. 主要引腳定義（表1）

表1 AD974的引腳功能

2. 工作原理

AD974的模數(shù)轉(zhuǎn)換由R/C、CS兩信號來控制。在R/C降為低電平時，若CS也為低電平，在至少經(jīng)過50ns后，輸入信號將被保留在內(nèi)部的電容陣列上并準備開始轉(zhuǎn)換。一旦轉(zhuǎn)換開始，BUSY信號將變?yōu)榈碗娖街钡睫D(zhuǎn)換完畢。在內(nèi)部，信號R/C和CS需進行或操作，但是對哪一個信號先變?yōu)榈碗娖阶鰹殚_始轉(zhuǎn)換的標志并沒有嚴格要求。唯一的要求是這兩個信號變?yōu)榈碗娖降臅r間延遲不得少于10ns。轉(zhuǎn)換完畢后，BUSY信號返回高電平，另一方面，AD974準備下一次轉(zhuǎn)換以確保能繼續(xù)跟蹤輸入信號。在某些情況下，將CS引腳保持低電平，而將R/C用于決定是開始轉(zhuǎn)換還是讀取數(shù)據(jù)。需要指出的是，在AD974上電后進行首次轉(zhuǎn)換時，其DATA輸出將是不確定的，轉(zhuǎn)換輸出需要經(jīng)過一定時間之后才能穩(wěn)定下來。模數(shù)轉(zhuǎn)換可以使用由AD974的內(nèi)部時鐘，也可以使用外部時鐘，這并不影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的連續(xù)性。如果EXT/INT為低電平，則AD974被設(shè)置為內(nèi)部數(shù)據(jù)移位時鐘模式；相反，如果EXT /INT為高電平，則AD974被設(shè)置為外部數(shù)據(jù)移位時鐘模式。

3. DSP McBSP

3.1 McBSP的工作原理

McBSP口進行串行通信時，使用的外部接口管腳有：DR，DX，CLKX，CLKR，F(xiàn)SX，F(xiàn)SR，CLKS。DR和DX分別用來進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。 CLKX，CLKR，F(xiàn)SX，F(xiàn)SR，CLKS為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的時鐘。CLKX，F(xiàn)SX為發(fā)送的數(shù)據(jù)時鐘和幀同步時鐘，CLKR，F(xiàn)SR為接收的數(shù)據(jù)時鐘和幀同步時鐘，CLKS提供系統(tǒng)時鐘。在收發(fā)時鐘的控制下，DSP進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。為使DSP按照一定的方式進行通信，要對McBSP的各個控制寄存器進行相應(yīng)的配置。其中，SPCR0/SPCR1用于設(shè)置工作模式、檢測工作狀態(tài)、進行收發(fā)的復(fù)位和啟動。RCR0 /RCR1，用于控制接收數(shù)據(jù)的幀格式、數(shù)據(jù)延遲。XCR0/XCR1用于控制發(fā)送數(shù)據(jù)的幀格式、數(shù)據(jù)延遲。SRGR 0/SRGR1用于控制收發(fā)數(shù)據(jù)時鐘和幀同步時鐘的模式，如大小、極性等。PCR用于控制相應(yīng)管腳的工作模式。

4. AD974與TMS320C6711 McBSP的接口設(shè)計

AD974符合SPI（Series Protocol Interface）數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。SPI是一個4根信號線的串行接口協(xié)議，包括主/從兩種模式。四個接口信號是串行數(shù)據(jù)輸入（MISO，主設(shè)備輸入，從設(shè)備輸出），串行數(shù)據(jù)輸出（MOSI，主設(shè)備輸出，從設(shè)備輸入），移位時鐘（SCK）和從設(shè)備使能（SS）。SPI接口的最大特點是由主設(shè)備時鐘信號的出現(xiàn)與否界定主/從設(shè)備間的通訊。一旦檢測到主設(shè)備時鐘信號，就開始傳輸數(shù)據(jù)，時鐘信號無效后，傳輸結(jié)束。在這期間，從設(shè)備必須被使能（SS信號保持有效）。

TMS320C6711芯片的McBSP的數(shù)據(jù)同步時鐘具有停止控制選項，因此可以與SPI協(xié)議兼容。McBSP支持2種SPI傳輸格式，可以在SPCR寄存器的CLKSTP位中設(shè)置。

本設(shè)計中，我們采用了AD974的內(nèi)部時鐘模式，其時序圖如圖3。

圖3 AD974內(nèi)部時鐘模式時序圖

AD974與McBSP的數(shù)據(jù)傳輸采用SPI從模式進行連接，其接口設(shè)計如圖4。

圖4 AD974與McBSP的接口

設(shè)計中，我們將AD974的CS片選信號固接為低電平，使芯片一直處于選通狀態(tài)。R/C讀/轉(zhuǎn)信號由地址譯碼器Decoder的/CS1信號（地址 0xB0000000）提供。忙狀態(tài)信號端BUSY連接FSX0，串行數(shù)字時鐘端口DATACLK連接CLKX0，數(shù)據(jù)輸入端口DATA連接DR0。多路轉(zhuǎn)換器寫輸入端WR1和WR2，通道選擇端A0，A1分別與DSP的McBSP1端口的引腳FSX1，CLKR1，F(xiàn)SR1相連。該模塊的具體工作時序如下：

（1） 數(shù)據(jù)采集開始前，/CS1沒有選通，為高電平，AD974處于寫輸入狀態(tài)，通過設(shè)置FSX1為低電平，CLKR1和FSR1為所需要的電平可以進行通道選擇。

（2） 數(shù)據(jù)采集開始時，Decoder選通/CS1信號，設(shè)置為低電平。AD974首先鎖存先前選擇的通道號，然后開始進行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，此時忙狀態(tài)信號BUSY由高電平變?yōu)榈碗娖健?P>（3） 由于BUSY信號與FSX0相連，McBSP0作為從設(shè)備被使能，等待數(shù)據(jù)傳輸。

（4） 經(jīng)過一定的時間，AD974串行數(shù)字時鐘有效，并開始進行數(shù)據(jù)傳輸。McBSP0一旦檢測到時鐘信號，就開始接收AD974傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，時鐘信號無效后，傳輸結(jié)束。

（5） 數(shù)據(jù)傳輸完成后，AD974的BUSY信號由低電平變?yōu)楦唠娖?，從設(shè)備無效。