主從模式的TLC320AC01與DSP的接口設(shè)計(jì)

摘要：DSP應(yīng)用系統(tǒng)中，大多有ADC和DAC通道。本文介紹一種集成了ADC和DAC于一體的TLC320AC01模擬接口電路與TMS320VC5402定點(diǎn)DSP的接口電路的硬件設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)采用2片TLC320AC01芯片，工作于主從模式。最后給出一個(gè)軟件實(shí)例說(shuō)明主從模式下軟件的實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：TLC320AC01 TMS320VC5402 DSP ADC DAC 主從模式 緩沖串口

在許多應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)處理器DSP必須從多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）通道獲取信息，并且將經(jīng)DSP處理后的數(shù)字信號(hào)傳送到多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）通道輸出。關(guān)鍵問(wèn)題是怎樣在DSP系統(tǒng)中十分容易和高效地實(shí)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)換，因此必然涉及到接口電路的設(shè)計(jì)。本文介紹一種單片內(nèi)集成了ADC通道和DAC通道的模擬接口電路TLC320AC01與TMS320VC5402緩沖串口的接口的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，然后，基于這種接口電路的硬件設(shè)計(jì)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的采集與回放。

1 芯片介紹

TMS320VC5402是TI公司生產(chǎn)的，從屬于TMS320C54x系列的一個(gè)合作靈活、高速、具有較高性價(jià)比、低功耗的16位定點(diǎn)通用DSP芯片。其主要特點(diǎn)包括：改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)（1條程序存儲(chǔ)器總線，3條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和4條地址總線），帶有專用硬件邏輯CPU，片內(nèi)存儲(chǔ)器，片內(nèi)外圍專用的指令集，專用的匯編語(yǔ)言工具。TMS320VC5402含4K字的片內(nèi)ROM和16K字的雙存取RAM，1個(gè)HPI（Host Port Interface）接口，2個(gè)多通道緩沖單口MCBSP（Multi-Channel Buffered Serial Port），單周期指令執(zhí)行時(shí)間10ns，雙電源（1.8V和3.3V）供電，帶有符合IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的JTAG邊界掃描仿真邏輯。

TLC320AC01是TI公司生產(chǎn)的一個(gè)14位、音頻（大約12kHz帶寬）、內(nèi)含抗混濾波器和重構(gòu)濾波器的模擬接口電路，有一個(gè)能與許多DSP芯片相連的同步串行數(shù)字接口。其內(nèi)部電路的配置和性能參數(shù)的設(shè)定，比如采樣頻率、濾波器帶寬和增益高調(diào)整等，都可以通過(guò)對(duì)它內(nèi)部的8個(gè)數(shù)據(jù)寄存器寫入控制信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。ADC通道與DAC通道同步操作，數(shù)據(jù)是以2的補(bǔ)碼格式進(jìn)行傳輸?shù)?。?個(gè)基本的操作模式：?jiǎn)螜C(jī)模式、主從模式、線性編解碼模式。在單機(jī)模式下，TLC320AC01能生成移位時(shí)鐘和幀同步并用于單機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸；主從模式下、1個(gè)TLC320AC01作為主機(jī)生成主移位時(shí)鐘和幀同步信號(hào)，另外的模擬接口電路是從機(jī)；在線性編解碼操作模式下，移位時(shí)鐘和幀同步信號(hào)由外部電路生成，定時(shí)信號(hào)可以由任何一種編解碼電路產(chǎn)生。TLC320AC01的典型應(yīng)用包括調(diào)制解調(diào)器、語(yǔ)音處理、工業(yè)過(guò)程控制、光譜分析、作為DSP的模擬接口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理以及各種記錄儀等。TLC320AC01C的工作溫度范圍是0～70℃。TLC320AC01有28腳的塑料J型針?lè)庋b（帶FN后綴）和64腳的塑料扁平封裝（帶PM后綴），體積較小，適應(yīng)于便攜設(shè)備。單一5V電源供電，工作時(shí)的最大功耗110 mW。

2 硬件連接

硬件連接電路原理如圖1所示。

①TMS320VC5402與2片TLC320AC01的主時(shí)鐘必須來(lái)源于同一外部時(shí)鐘源。本設(shè)計(jì)采用10MHz的有源晶振作主時(shí)鐘源，以消除噪聲，并保持DSP與TLC320AC01接口電路協(xié)調(diào)工作。

②主模式的TLC320AC01的M/S端接高電平，從模式的TLC320AC01的M/S接地。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件編制過(guò)程

一旦完成了正確的硬件連接，接下來(lái)就可以進(jìn)行軟件編程調(diào)試了。要完成的工作包括：

①兩個(gè)通道的區(qū)分。TLC320AC01的運(yùn)行模式是主從模式：一個(gè)TLC320AC01是主，另一個(gè)是從。硬件上通過(guò)設(shè)置M/S的高低電平分配主從模式的TLC320AC01，軟件上則通過(guò)檢測(cè)從TLC320AC01所接收的信息字中的最低有效位將主與從分開(kāi)。主的信息字的最低有效位是0，而所有從的信息字的最低有效位是1。主從模式下的TLC320AC01與TMS320VC5402的緩沖串口進(jìn)行輪流通信。

②初始化。初始化操作過(guò)程包括通過(guò)TMS320VC5402的同步串口發(fā)送兩串16位的數(shù)字信息到TLC320AC01。第一串為0000 0000 0000 0011B，14個(gè)最高有效位（bits 15～2）定義輸出采樣值為0，2個(gè)最低有效位（bits 1～0）說(shuō)明下一個(gè)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字屬于二次通信（關(guān)于一次通信和二次通信的內(nèi)容請(qǐng)參閱TLC320AC01的DATA SHEET）。第二個(gè)數(shù)據(jù)值用來(lái)對(duì)TLC320AC01的9個(gè)數(shù)據(jù)寄存器的某一個(gè)進(jìn)行配置。Bits 15、14用來(lái)控制Modem中的相移，這里設(shè)為0；bit 13=0，表示這個(gè)數(shù)據(jù)值將寫到TLC320AC01的某個(gè)寄存器；bits 12～8表示要配置的寄存器地址；bits 7～0包含要寫到寄存器的值。9個(gè)寄存器的描述如下：R0大多數(shù)應(yīng)用設(shè)為0，R1用來(lái)設(shè)置采樣頻率，R2用來(lái)設(shè)備低通濾波器的截止頻率，R3進(jìn)行相移控制，R4進(jìn)行模擬輸入輸出的增益控制，R3進(jìn)行相移控制，R4進(jìn)行模擬輸入輸出的增益控制，R5用于使能高通濾波器，R6控制操作模式，R7控制從模式的串行通信，R8控制生成的幀同步脈沖數(shù)。

③用戶代碼的編寫。完成音頻信號(hào)采集與回放代碼的編制。本設(shè)計(jì)采用中斷方式，包括發(fā)送中斷和接收中斷。

3.2 部分關(guān)鍵代碼

（1）初始化

包括TMS320VC5402的初始化和TLC320AC01的初始化。

；TMS320VC5402的初始化；

SSBX INTM ；使所有中斷無(wú)效

ORM#0834h,PMST ；設(shè)備處理器方式狀態(tài)寄存器PMST

STM #02492h,SWWSR ;所有外圍兩個(gè)等待狀態(tài)

RSBX OVM ；使OVM=0

RSBX FRCT ；使FRCT=0，允許整數(shù)乘

STM #010h,IMR ;多通道緩沖串口接收中斷使能

RSBX INTM ；使能所有非屏蔽中斷

；TLC320AC01的初始化

SSBX SXM ；設(shè)置符號(hào)擴(kuò)展模式

LD #PR1，DP ；以下三句設(shè)置TLC320AC01內(nèi)部數(shù)據(jù)

LD PR1，A ；寄存器R1的值，其余寄存器的設(shè)置與此同

CALL AC01_2ND

……

RET

AC01_2ND；

RSBX INTM ；使中斷有效

STH A，DXR10

STL A，DXR10

STL #0，DXR10 ；確保字被發(fā)送

SSBX INTM ；使中斷無(wú)效

RET

（2）接收中斷服務(wù)程序

這段程序包括通道的區(qū)分，方法是：使主TLCAC01首選寫入，主TLCAC01的LSB是0，從TLCAC01的LSB是1。發(fā)送中斷與此相同。

SBPREC：BITF DRR10，#1

BC loop1,TC

LD DRR10,A

AND #0fffch,A

STL A,DXR10

B loop2

Loop1: LD DRR10,A

AND #0fffch,A

STL A,DXR10

RETE

Loop2: RETE

結(jié)束語(yǔ)

基于上述硬件設(shè)計(jì)的方法，通過(guò)軟件編程可以實(shí)現(xiàn)許多應(yīng)用，如數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)采集卡，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析和頻譜分析儀，數(shù)字記錄儀，以及調(diào)制解調(diào)器等。