AD7656與DSP的并行接口設計電路及程序分享

　　TMS320F2812概述

　　TI（德州儀器）主推高性能TMS320C28x系列TMS320F281232位定點微控制單元（MCU），主頻高達150MHz；具備I2C、SPI、CAN、PWM等總線接口，適用于各種控制類工業設備；體積小、性能強、便攜性高，同時適用于多種手持設備；符合高低溫、振動測試，滿足工業環境應用。

　　TMS320F2812硬件 參數

　　CPU：TI TMS320F2812浮點DSP，主頻150MHz 　ROM：片內256Kx16bit，外擴512Kx16bit NOR FLASH

　　RAM：片內34Kx16bit，外擴256Kx16bit SRAM

　　EEPROM：2Kbit，AT24C02C

　　核心板連接器：2x 80pin排針，共160pin，間距1.27mm

　　LED：2x電源LED（底板1個，核心板1個），6x 用戶LED（底板4個，核心板2個）

　　按鍵：3x 用戶可編程按鈕，1x 系統復位按鈕

　　JTAG：Debug，14pin TI Rev B JTAG座，間距2.54mm

　　eCAN：2x eCAN，3pin接線端子，間距3.81mm

　　DAC：1x DAC，0-5V，2pin接線端子，間距2.54mm

　　ADC：1x 16Channel ADC，0-3V，10pin接線端子，間距2.54mm

　　紅外收發器：1x HX1838

　　啟動方式：1x 4bit啟動撥碼開關

　　串口：1x UARTA，燒寫串口，提供4針TTL電平測試端口；1x UARTB，USB轉串口，提供4針TTL電平測試端口；1x UARTC，

　　RS232，DB9接口，提供4針TTL電平測試端口；1x RS485，3pin接線端子，間距3.81mm，與UARTC接口復用；

　　SD卡：1x MicroSD卡座

　　蜂鳴器：1x無源蜂鳴器

　　繼電器：1x 5V繼電器

　　步進電機接口：1x 五線四相步進電機，5pin接線端子，間距2.54mm

　　直流電機接口：1x 5V直流電機，2pin接線端子，間距2.54mm

　　音頻：1x LINE IN，3.5mm音頻座；1x LINE OUT，3.5mm音頻座；1x MIC IN，3.5mm音頻座；

　　RTC：1x RTC，CR1220紐扣電池座

　　網口：1x 10M/100M以太網，RJ45連接器

　　拓展接口J13：ePWM、GPIO等信號，2x10pin排針，間距2.54mm

　　拓展接口J14：eQEP、SPI、I2C、GPIO等信號，2x10pin排針，間距2.54mm

　　拓展接口J15：XINTF、UART、I2C、GPIO等信號，2.54mm，2x25pin簡易牛角座

　　LCD：1x 1602液晶屏接口，16pin排母，間距2.54mm；1x 12864液晶屏接口，20pin排母，間距2.54mm；1x 4.3寸TFT觸摸屏接口，2x17pin排針，間距2.54mm

　　電源接口：1x 5V 2A直流輸入，DC-005電源接口

　　TMS320F2812軟件參數

　　DSP端軟件支持：裸機

　　CCS版本號：CCS5.5

　　TMS320F2812主要特點

　　TI主推高性能 TMS320C28x系列TMS320F2812 32位定點微控制單元（MCU），主頻高達150MHz；

　　具備I2C、SPI、CAN、PWM等總線接口，適用于各種控制類工業設備；

　　體積小、性能強、便攜性高，同時適用于多種手持設備；

　　符合高低溫、振動測試，滿足工業環境應用

　　AD7656概述

　　AD7656具有最大4 LSBS INL和每通道達250kSPS的采樣率，并且在片內包含一個2.5V內部基準電壓源和基準緩沖器。該器件僅有典型值160mW的功耗，比最接近的同類雙極性輸入ADC的功耗降低了60% 。

　　AD7656包含一個低噪聲、寬帶采樣保持放大器（T/H），以便處理輸入頻率高達8MHz的信號。該AD7656還具有高速并行和串行接口，可以與微處理器（mcu）或數字信號處理器（DSP）連接。AD7656在串行接口方式下，能提供一個菊花鏈連接方式，以便把多個ADC連接到一個串行接口上。

　　AD7656采用具有ADI專利技術的iCMOS（工業CMOS）工藝。iCMOS 工藝是一種高壓半導體工藝與亞微米CMOS（互補金屬氧化物半導體）和互補雙極型工藝相結合的制造上藝。它能開發出承受30V電源電壓的多種高性能模擬IC，并且其小封裝尺寸是任何其他同類高電壓IC都未曾達到的。與使用傳統CMOS工藝的模擬IC不同，iCMOS器件能承受高電源電壓，同時提高性能、顯著降低功耗和縮小封裝尺寸。AD7656是使用該種工藝設計制造的產品，所以非常適合在繼電保護、電機控制等工業領域使用。

　　AD7656的特性

　　下圖示出AD7656的功能框圖。AD7656的主要特性如下：

　　圖1 AD7656的功能框圖

　　●6通道16-bit逐次逼近型ADC；

　　●最大吞吐率為250kS／s；

　　●AVCC范圍為4.75V-5.25V；

　　●低功耗：在供電電壓為5V、采樣速率為250kS／s時的功耗為160mW；

　　●寬帶寬輸入：輸入頻率為50kHz時的信噪比（SNR）為85dB；

　　●片上有2.5V基準電壓源和基準緩沖器；

　　●有并行和串行接口；

　　●與SPI／QSPI／μWire／DSP兼容的高速串行接口；

　　●可通過引腳或軟件方式設定輸入電壓范圍（±10V，±5V）；

　　●采用iCMOS工藝技術；

　　●64引腳QFP。

　　AD7656與TMS320F2812的接口設計

　　1、AD7656的工作原理

　　具有并行和串行兩種工作模式，本文采用并行工作模式，圖2所示是AD7656在并行方式下的工作時序圖。首先，由CONVST管腳啟動轉換，并保持為高電平。然后由AD7656在啟動轉換信號后輸出BUSY信號，當BUSY信號出現下降沿時，代表AD模數轉換已經結束。此時，AD7656內部的寄存器已經保存了轉換的數據，可通過控制片選CS和讀信號RD來依次讀出各個通道的AD轉換值。讀出轉換值后，可改變CONVST為低電平，為下一次轉換做好準備。但應注意，在設計時，一定要保證AD轉換過程中保持CONVST為高電平。

　　2、AD7656的接口電路設計

　　要使TMS320F2812能夠控制AD7656正常工作，通常需要TMS320F2812提供可滿足AD7656工作時序的控制信號。TMS320F2812上的外部存儲器接口提供有豐富的控制信號，如地址總線、數據總線、片選信號、讀寫控制信號、外部中斷信號等。此外，TMS320F2812還提供了豐富的通用IO口，也可輔助產生擴展設備的時序控制信號。AD7656的外圍電路及其與TMS320F2812的接口設計如圖3所示。

　　圖3中的DVCC和AVCC分別是數字電壓端和模擬電壓端，它們在接入前要經過1個去耦電路，每個供電電壓輸入引腳都要連接1個去耦電路，該電路由1只10μF和1只100nF的電容器組成。VDD、VSS和VDRIVE同樣要連接去耦電路。VDRIVE可以采用5V或3.3V供電，因要和TMS320F2812互聯，而TMS320F2812的IO口電壓為3.3V，所以，VDRIVE采用3.3V供電。需要注意的是，AD7656上電后必須對其進行復位，復位脈沖應在100ns以上，本文采用RC電路來對AD7656進行復位。

　　在AD7656與TMS320F2812接口電路中，AD7656的數據輸出D0～D15直接和TMS320F2812的數據線相連，可使用TMS320F2812的外部地址片選管腳XZCS67作為AD7656的外部片選信號，并采用GPIOB8來控制AD7656的啟動轉換，另外，采用GPIOB10來查詢AD7656的啟動轉換是否結束。