基于TMS320VC5509与AD7322的数据采集系统的设计

AD7322的功能结构如图2所示。其中是片选信号，低有效。这个脚的输入电平有两个功能，一个是AD7322转换初始化的标识，一个是串行数据搬移帧的标识。VIN0、VIN1是模拟输入通道0和模拟输入通道1，模拟输入通道的转换是通过控制寄存器的通道地址位ADD0来进行选择。如前文所述，输人通道可以接收±10 V，±5 V，±2．5 V的双极性电压输入，也可以接收0～+10 V范围的单极性电压输入。VSS是为模拟输入部件提供的负极性电压，VDD是为模拟输入部件提供的正极性电压。VCC是提供给AD7322片上的ADC的核心电压2．7～5．25 V，该端去耦到模拟地。VDRIVE提供输入的逻辑电压，这个电压决定了片上接口工作的电压范围，该引脚去耦到数字地，而且该电压可能与VCC引脚上的电压不相同，但是不能超过VCC电压的0．3V。REFIN／OUT是输入输出参考电压，AD7322包含一个2．5 V的内部参考电压，当选用内部参考电压时，在这个引脚上要放置一个680nF的电容，当使用外部参考电压时，内部参考电压失效。DIN是数据输入引脚，该引脚上的数据是写到片上寄存器中的数据，并在SCLK时钟的下降沿打入到寄存器中。DOUT是串行数据输出引脚，转换的输出数据以一个串行数据流形式输出在该引脚上，并且这些数据位在输入SCLK的下降沿被输出，经过16个SCLK后才可以访问这些数据。这个数据流包含2个前导0，1个通道说明位，1个符号位，12个转换数据位。输出的数据的第一位以高字节开始。SCLK是串行时钟输入，一个串行时钟输入需要提供给SCLK来用做从AD7322访问数据的时钟。这个时钟也用做转换过程的时钟源。

1．4 DSP模块

DSP芯片采用Ti公司的TMS320VC5509，它是一种高性能、低功耗、定点数字信号处理器，其主要特点如下：

1)最高主频能够达到144MHz，指令周期6．94ns。

2)CPU的内部总线结构包括一条程序总线，三条数据读总线，两条数据写总线及用于外设和DMA控制器的总线。这些总线使得C5509能在一个时钟内完成三次数据读操作和两次数据写操作。5509还拥有两个乘法累加器(MAC)，每个累加器都能够在一个周期内执行一个17bitx17bit的乘法运算。

3)128 kx16 Bit的片上ROM，包括64 k Bytes的DARAM(8块，每块4 kx16 Bit)，192K Bytes的SARAM(24块，每块4 kxl6 Bit)。

4)64 k Bytes的一等待片上ROM(32 k×16 Bit)。

5)最大可寻址8 Mxl6 Bit的外部存储空间。16位的外部存储器扩展接口可实现与异步存储器件(SRAM、EPROM)和同步存储器件(SDRAM)的无缝连接。

6)片上外设包含：

2个20 Bit的定时器；

1个看门狗定时器；

1个六通道的直接存储器访问控制器(DMA)；

1个主机接口(HPI)；

3个多通道缓冲串行口(Mcbsp)；

2个多媒体卡(MMC)或安全数字存储卡(SD Card)；

1个可编程的数字锁相环时钟发生器；

7个通用输入输出口(GPIO)和1个外部标志输出引脚(XF)；

1个通用串行USB接口(12 Mbps)；

1个内部集成电路模块(I2C)；

1个实时时钟(RTC)；

1个两通道的10Bit的逐次逼近式模数转换器(ADC)。

7)JTAG仿真接口，符合IEEE1941．1标准(JTAG)边界扫描逻辑。

1．5 A／D转换器和CCD以及DSP的接口设计

AD7322在数据转换过程中，采用SCLK引脚上的串行时钟用做转换时钟和控制从ADC中搬移数据的时钟。的下降沿使得采样与保持电路进入保持状态并使总线为三态输出，然后模拟输入信号被采样。一旦转换开始，总共需要16个SCLK时钟周期才能完成。在第14个SCLK的上升沿，采样与保持电路回到跟踪模式，在第16个SCLK的下降沿DOUT脚回到三态输出状态。如果经过16个SCLK时钟周期，的上升沿到来，则转换被中止，且DOUT脚回到三态输出状态。根据在什么时候信号的电平变高，被选择的相应寄存器才有可能被更新。具体的串口时序如图3所示。

AD7322与CCD、DSP连接的原理框图如图4所示。

具体的连接方法是将CCD的行同步信号FC接入DSP的通用输入输出引脚GPI04脚。将CCD的像元同步信号SP接入DSP的McBSP帧同步输入脚FSR，控制每一个像元的采样与转换。将DSP的帧同步输出脚FSX脚接入AD7322的CS脚作为A／D芯片的选通信号。将DSP的McBSP的时钟输出脚CLKX和时钟输入脚CLKR接至AD7322的串行时钟SCLK，保证A／D转换器和McBSP工作在同一时钟下。将CCD的模拟输出信号U0经一个二阶有源低通滤波电路滤波并经过一个双运放OP2177进行驱动后的两个输出接入AD7322的两个模拟输入端VIN0和VIN1。将DSP的数据输出引脚DX接入AD73 22的DIN引脚，作为对ADC的控制信号。将AD7322的输出引脚D0与McBSP的数据输入引脚DR相连。另外，本系统中的AD7322的参考电压用的是ADC内部的参考电压，所以需要在REFIN