基于定点DSP处理器TMS320LF2407芯片实现多路数据采集系统的设计
作者：王朋，李智，李精华，许川佩
1 引言
在计算机检测系统中，由模拟信号到数字信号的转换，是由数据采集系统来完成的。数据采集系统（data acquisition system，简称das）它是外部被测模拟信号进入测量系统的前置通道，有时也称预处理系统，是对输入的模拟信号进行长时间的数字化测量，从而获得大量数据以便进一步分析与处理的电路。在数据采集系统中，a/d转换器是一个非常重要的环节，它直接关系到测量的精度、分辨力、转换速度。
本文采用美国ti公司生产的tms320c2000系列的tms320lf2407控制器作为控制芯片，tms320c2000系列是ti公司继第二代定点dsp处理器和第三代定点dsptms320c5x之后出现的一种底价格、高性能的定点dsp芯片。tms320lf2407器件内部集成了一个10位的模数转换器adc。该模块能够对16个模拟输入信号进行采样/保持和a/d转换。但实际的测试需求是千变万化的，利用dsp现有的a/d模块往往不能解决所有问题。本文在tms320lf2407现有功能模块的基础上，采用了美国maxim公司生产的8路高速并行a/d芯片，对其a/d转换功能进行了进一步的扩展，从而在实际的测试环境中能够更好的适应各种层次的测试需求。
2 8路高速并行a/d采样max155芯片
max155芯片是一种高速多通道模数转换器，它具有并行采样/保持（t/h）功能，从而可消除输入通道采样的时间差。max155有8路模拟输入通道，每一路通道都有它的采样/保持模块（t/h），各路采样保持模块同步采样。每路通道a/d转换时间为3.6us，结果保存在内部的8×8ram寄存器中。max155还可以提供一路2.5v的参考输出电压。也可以对max155编程使其进入低功耗模式。
当采用＋5v供电电压单独供电时，max155可以输入单极性或者双极性单终端或者差分输入信号。对于需要更大动态范围或者电平在地电平上下变动的输入信号，max155的vss供电电源输入端应该接－5v。
向wr引脚输出一个负脉冲可启动转换，通过向rd引脚发送负脉冲可以读取保存在ram里的转换结果，数据的输入和输出可通过max155的双向数据口来实现，也可以通过硬件连接的方式使芯片仅工作在输出方式。
2.1 系统的硬件构架
系统硬件组成电路中，8路模拟信号输入max155的模拟输入端口ain0“ain7，可以通过对max155编程来决定同时采样哪几路信号，也可以通过编程配置为差分双极性、差分单极性、单终端双极性及单终端单极性等典型输入方式。在这里对max155芯片的配置是通过dsp向max155数据端口写入数据来实现。由于2407的数据线有16位，而max155仅有8位数据线，故选用2407的低8位数据线作为数据输出线。转换结束后，a/d转换的结果保存在芯片内部的一个8×8位的ram中，通过向max155的rd管脚发送负脉冲，dsp控制器可依次读取保存在ram中的转换结果。图中cs为max155片选信号，由dsp的地址输出引脚信号a0和外部空间选通引脚信号is共同决定。另外，max155还需外接一路频率为5m的时钟输入信号，这可以由dsp的clkout端提供。采样数据读入到dsp后，可以通过dsp内部集成的sci（串行通信接口）模块，通过串口将数据发送到上位机。上位机一般采用pc机，这样，利用pc机强大的功能，可以对输入数据进行各种处理如保存、显示、打印或者计算等等，也可以利用计算输出的结果进一步对外围设备进行控制。
2.2系统的软件组成
max155为可编程a/d转换芯片，在实现a/d转换前必须对其进行配置，其配置寄存器各位的定义如表一所示：
max155典型的工作过程如下：
⑴通过向配置寄存器输入数据对各通道进行转换前配置，配置方法可参看表一。
⑵向max155芯片发送wr脉冲，启动所有已配置通道进行采样（此时应置inh＝0），转换开始时，busy线电平变低，转换结果保存在ram中，当busy线走高时转换结束，转换结果保存在ram中。
⑶置inh位为1，2407发送的每一个读脉冲将从ram中读取一路转换结果。当循环读取所有的转换结果后，下一个读信号将又从最低配置通道开始读取。
⑷要使用先前的配置启动一个新的转换，可重复2和3步。
在本系统中，我们对各通道的配置情况为：
通道（1、0）： 差分，双极性；
通道2 ： 单终端，单极性；
通道3 ： 单终端，双极性；
通道4 ： 单终端，双极性；
通道5 ： 单终端，单极性；
通道（6、7）： 差分，双极性。
相应的配置程序如下：
*scsr1=0x0efe;
wsgr=0x0040；
outport（0x01，0x71）;
outport（0x01，0x12）;
outport（0x01，0x33）;
outport（0x01，0x34）;
outport（0x01，0x15）;
outport（0x01，0x56）;
outport（0x01，0x67）;
值得注意的是，最后一条语句置inh为0，启动8路进行并行a/d转换。转换结束后，通过rd信号可依次读取转换结果，相应的程序如下：
inport（0x01，&indata［0］）;
inport（0x01，&indata［1］）;
inport（0x01，&indata［2］）;
inport（0x01，&indata［3］）;
inport（0x01，&indata［4］）;
inport（0x01，&indata［5］）;
这里，转换结果保存在indata［0］到indata［5］的变量中。通过串口，可将indata［0］到indata［5］中保存的数据发送到上位机进行进一步的处理。
3 结束语
本文采用的max155芯片，具有采样速度快，功耗低，通过编程可工作于多种工作模式和电源管理模式等特点，使其应用变得很方便。该文讨论了应用max155芯片对tms320lf2407的a/d采样功能进行了扩展，使其既能进行串行a/d采样，也可以满足多路并行a/d采样的需要，从而在很大程度上扩展了其应用范围。实验结果显示，本系统硬、软件构架合理，系统运行良好。
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本文采用美国ti公司生产的tms320c2000系列的tms320lf2407控制器作为控制芯片，tms320c2000系列是ti公司继第二代定点dsp处理器和第三代定点dsptms320c5x之后出现的一种底价格、高性能的定点dsp芯片。tms320lf2407器件内部集成了一个10位的模数转换器adc。该模块能够对16个模拟输入信号进行采样/保持和a/d转换。但实际的测试需求是千变万化的，利用dsp现有的a/d模块往往不能解决所有问题。本文在tms320lf2407现有功能模块的基础上，采用了美国maxim公司生产的8路高速并行a/d芯片，对其a/d转换功能进行了进一步的扩展，从而在实际的测试环境中能够更好的适应各种层次的测试需求。
2 8路高速并行a/d采样max155芯片
max155芯片是一种高速多通道模数转换器，它具有并行采样/保持（t/h）功能，从而可消除输入通道采样的时间差。max155有8路模拟输入通道，每一路通道都有它的采样/保持模块（t/h），各路采样保持模块同步采样。每路通道a/d转换时间为3.6us，结果保存在内部的8×8ram寄存器中。max155还可以提供一路2.5v的参考输出电压。也可以对max155编程使其进入低功耗模式。
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这里，转换结果保存在indata［0］到indata［5］的变量中。通过串口，可将indata［0］到indata［5］中保存的数据发送到上位机进行进一步的处理。
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