选择MAXQ2000微控制器和MAX1132 ADC接口的SPI时钟模式
max1132为200ksps、16位adc。maxq2000可采用不同的时钟模式与max1132接口：包括8位、16位或两者组合。为使adc性能最优，在开发的初始阶段决定采采用何种模式非常重要。显然，每帧包括16个时钟周期的16位adc应采用16位模式；然而，在adc采用每帧包括24个时钟周期的特定情况下，必须仔细评估spi时钟模式。本应用笔记提供了采用8位、16为及两者组合模式的测试结果，根据结果可以看出在max1132采用24时钟帧格式时，使用组合模式可获得最佳性能。
硬件说明
该应用电路采用max1132评估板和maxq2000评估板实现。
图1所示为max1132评估板原理图，图2给出了系统的配置图。为连接max1132评估板与maxq2000评估板，将max1132评估板上的sclk、/cs、dout和din引脚连接至maxq2000评估板，如图2所示。另外，在评估板上的avdd和agnd端口接入一个+5v电源。评估板的ju1的必须安装在1–2 (on)位置。在ju2上连接最高+12v的模拟信号，其它跳线开路。为保证系统正常工作，maxq2000评估板的sw3必须关闭。
图1. max1132评估板原理图
分析
最简单、最灵活的spi时钟模式是8位模式，因为3个字节非常适合24时钟帧格式，而max1132正好需要24个时钟完成数据帧的传输。发送至从机的最高字节用作控制字(0x80)。其中最高位通知从机开始转换，因此非常重要(控制字格式请参考max1132数据资料)。两个低字节是从adc接收到的数据。理想情况下，maxq2000的spi串口时钟工作在4mhz，adc的最高采样速率应可达到166.67ksps左右。表1所示为分配给每路adc信号的示波器通道。
channel signal
1 cs-bar
2 sclk
3 din
4 dout
在8位模式下，max1132的采样速率约为63.7ksps。该速率低于所要求采样速率，因为串行时钟包括下述延迟：sclk变高时/cs拉低，一组时钟转变到下一组时钟，/cs变高时sclk拉低，以及在另一次采用开始之前/cs保持高电平(图3)。
图3. 8位模式下采样示例
当spi时钟为16位模式时，需要两组16个时钟(总共32个时钟)。第一个16个时钟的高字节为微控制器发出的控制字，接下来的字节为从adc接收到的数据的高字节。在第二个16个时钟内，数据的低字节是从adc接收到的。这一帧当中剩余的8个时钟在传输连续数据时必须采用同样的速率。图4所示采样速率为63.7ksps，与8位模式下速率相同。
图4. 16位模式下采样示例
更好的方法是首先采用8位spi模式发送控制字节，然后切换到16位spi时钟模式接收从adc得到的采样数据(图5)。这样做的优点是不用将数据分别分割到不同的时钟组，并且不会浪费任何时钟周期。在组合模式下，采样速率为70.4ksps，高于8位模式和16位模式速率。
图5. 组合模式下的实例，即采用8位模式发送控制字节，然后采用16位模式接收adc的采样数据
上述实例中，采集到的数据可采用表2时间表归纳。组合模式是获取max1132最佳性能的理想选择。该模式采用最少的时钟组，单帧时钟数最少。分别采用8位模式或16位模式时均达不到组合模式的采样速率。
interval sample time, 8-bit mode sample time, 16-bit mode sample time, combination mode
cs-bar low to sclk high 560ns 760ns 960ns
between 1st and 2nd clock sets 2.32µs 3.20µs 2.36µs
between 2nd and 3rd clock sets 3.12µs -- --
sclk low to cs-bar high 2.52µs 2.60µs 3.60µs
cs-bar high 1.48µs 1.44µs 1.48µs
clock time 0(1/sclk x clocks/frame) 6.0µs 8.0µs 6.0µs
approximate total for one sample 15.7µs=63.7ksps 15.7µs=63.7ksps 14.2µs=40.4ksps
固件说明
c程序文件 (在用于maxq的iar embedded workbench环境下编写并编译)允许maxq2000 spi接口采用组合模式与max1132进行通信。maxq2000的系统时钟为16mhz时，spi的串行时钟为4mhz。
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硬件说明
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图1所示为max1132评估板原理图，图2给出了系统的配置图。为连接max1132评估板与maxq2000评估板，将max1132评估板上的sclk、/cs、dout和din引脚连接至maxq2000评估板，如图2所示。另外，在评估板上的avdd和agnd端口接入一个+5v电源。评估板的ju1的必须安装在1–2 (on)位置。在ju2上连接最高+12v的模拟信号，其它跳线开路。为保证系统正常工作，maxq2000评估板的sw3必须关闭。
图1. max1132评估板原理图
分析
最简单、最灵活的spi时钟模式是8位模式，因为3个字节非常适合24时钟帧格式，而max1132正好需要24个时钟完成数据帧的传输。发送至从机的最高字节用作控制字(0x80)。其中最高位通知从机开始转换，因此非常重要(控制字格式请参考max1132数据资料)。两个低字节是从adc接收到的数据。理想情况下，maxq2000的spi串口时钟工作在4mhz，adc的最高采样速率应可达到166.67ksps左右。表1所示为分配给每路adc信号的示波器通道。
channel signal
1 cs-bar
2 sclk
3 din
4 dout
在8位模式下，max1132的采样速率约为63.7ksps。该速率低于所要求采样速率，因为串行时钟包括下述延迟：sclk变高时/cs拉低，一组时钟转变到下一组时钟，/cs变高时sclk拉低，以及在另一次采用开始之前/cs保持高电平(图3)。
图3. 8位模式下采样示例
当spi时钟为16位模式时，需要两组16个时钟(总共32个时钟)。第一个16个时钟的高字节为微控制器发出的控制字，接下来的字节为从adc接收到的数据的高字节。在第二个16个时钟内，数据的低字节是从adc接收到的。这一帧当中剩余的8个时钟在传输连续数据时必须采用同样的速率。图4所示采样速率为63.7ksps，与8位模式下速率相同。
图4. 16位模式下采样示例
更好的方法是首先采用8位spi模式发送控制字节，然后切换到16位spi时钟模式接收从adc得到的采样数据(图5)。这样做的优点是不用将数据分别分割到不同的时钟组，并且不会浪费任何时钟周期。在组合模式下，采样速率为70.4ksps，高于8位模式和16位模式速率。
图5. 组合模式下的实例，即采用8位模式发送控制字节，然后采用16位模式接收adc的采样数据
上述实例中，采集到的数据可采用表2时间表归纳。组合模式是获取max1132最佳性能的理想选择。该模式采用最少的时钟组，单帧时钟数最少。分别采用8位模式或16位模式时均达不到组合模式的采样速率。
interval sample time, 8-bit mode sample time, 16-bit mode sample time, combination mode
cs-bar low to sclk high 560ns 760ns 960ns
between 1st and 2nd clock sets 2.32µs 3.20µs 2.36µs
between 2nd and 3rd clock sets 3.12µs -- --
sclk low to cs-bar high 2.52µs 2.60µs 3.60µs
cs-bar high 1.48µs 1.44µs 1.48µs
clock time 0(1/sclk x clocks/frame) 6.0µs 8.0µs 6.0µs
approximate total for one sample 15.7µs=63.7ksps 15.7µs=63.7ksps 14.2µs=40.4ksps
固件说明
c程序文件 (在用于maxq的iar embedded workbench环境下编写并编译)允许maxq2000 spi接口采用组合模式与max1132进行通信。maxq2000的系统时钟为16mhz时，spi的串行时钟为4mhz。
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