TLV2544/2548多通道12位串行A/D转换器的原理与应用

如果前高4位输入数据被译码为转换命令之一，那么采样周期开始。一般有两种采样方式：正常采样和扩展采样。正常采样实际上是采用软件启动A/D变换方式，当 A/D转换器正常采样时，采样周期是可编程的，它可以是12SCLKs（短周期采样）或24SCLKs（长周期采样）。当SCLK高于10MHz或输入源电阻较高时，长周期采样可使被采样的输入模拟信号达到0.5LSB的精度。如果正常采样达不到所要求的A/D变换精度，则应采用扩展采样，扩展采样采用硬件启动A/D变换，在引脚CSTART输入一个宽度大于800ns的负脉冲信号后，A/D转换开始。CSTART的下降沿即为采样周期的开始，CSTART的上升沿是采样周期的结束和转换的开始。

3 TLV2544的转换模式

TLV2544 具有四种转换模式，分别为：单次模式、重复模式、扫描模式和重复扫描模式。可用模式00、01、10、11表示。每种模式的工作稍有区别，这取决于转换器如何采样和采用哪一种接口。转换的触发信号可以采用有效CSTART（扩展采样）、CS（正常采样、SPI接口）或FS（正常采样，TMS320系列 DSP接口）模式。当FS用作触发信号时，CS可保护一直有效而不需要通过触发顺序跳转。不同类型的触发信号不应在重复模式和扫描模式中混合使用。当 CSTART用作触发信号时，转换开始于CSTART的上升沿。如果一个有效CS或FS用作触发信号，则转换将在第16个或第28个SCLK的边沿开始。

TLV2544/2548 的工作时序分为二大类：转换和无转换。无转换周期为读和写周期（配置），这些周期都不执行转换，而转换周期有四种转换模式的周期，图3、图4分别给出了 TLV2544/2548的CFR写周期（FS=1）和模式00时单次扩展采样（使用FS信号，FS脚连至TMS320系列DSP）时序图。

另外，TLV2544/2548还具有一个内置基准，其电平可编程为2V或4V。如果采用内部基准，REFP就被设为2V/4V，而REFM则设为0V。如果基准源编程为外部，那么也可通过两个基准输入脚REFP和REFM使用外部基准。模拟输入、外部基准的最大或最小值不应超过正电源或低于GND。正输入信号等于或高于REFP时，数字输入为满度，而在输入信号等于或低于REFM时为零。

器件的上电和初始化要求先通过向TLV2544/2548写入A000h的方法确定处理器的类型，然后对器件进行编程。器件在上电后或从断电方式中恢复后的第一次转换无效。

4 应用

TLV2544 和微处理器之间的数据传输最快和最有效的方法是用串行外设接口（SPI），但这要求微带有SPI接口能力。对不带SPI或类似接口能力的微处理器，需用软件合成SPI操作来和TLV2544连接。图5为TLV2544和单片机AT89C2051的接口电路，因为是与微处理器连接，所以不用FS端（接至高电平）。该电路采用内部基准，REFP与REFM之间接0.1μF和10μF两个退耦电容。TLV2544的SDI、SCLK、EOC/INT、CS端由单片机的双向I/O口中的P1.3、P1.4、P1.5和P1.6提供。转换结果的输出（SDO）数据由口1的P1.2接收。电路使用扩展采样方式， CSTART端接P1.7，通过硬件来控制采样与转换。其接口软件由一个主程序和一个子程序组成。主程序首先对P1口初始化，后对TLV2544进行编程以确定的工作方式。子程序“SPI-IO”用来模拟SPI的I/O操作，SPI功能用累加器A和带进位的左循环移位指令（RLC）模拟SPI移位寄存器的操作来实现。程序如下：

ORG 0000H

AJMP START

ORG 0030H

START：MOV P1，#0FFH

MOV P3，#0FFH

CLR EA

CLR ET1

CLR P1.4

SETB P1.6

CONFIG：MOV R1，#0A0H

ACALL SPI_IO

MOV R1，#00H

ACALL SPI_IO

SETB P1.6

MOV R1，#10101000B；

ACALL SPI_IO

MOV R1，#00000000B

ACALL SPI_IO

SETB P1.6

S/R：MOV R1，#ACALL SPI_IO

RESULT

MOV R1，#00H

ACALL SPI_IO

MOC R3，A；LOW BYTE RESULT

SETB P1.6

NOP

CLR P1.7/CSTART LOW，START SAMPLING

MOV R6，#08H

DELAY：NOP

NOP

NOP

DJNZ R6，DELAY

SETB P1.7；

JB P1.5，$；/INT

SETB P1.6

?

?对转换结果的处理

?

AJMP S/R

SPI_IO；CLR P1.6

CLR P1.4

MOV R0，#08H

MOV A，R1

SPI_IO1：MOV C，P1.2

RLC A

MOV P1.3,C

SETB P1.4

CLR P1.4

DJNZ R0,SPI_IO1

RET