串行数据转换器接口知识问答

外部逻辑” ，那么可以把这个串行式ADC看作1位并行式ADC来连接。将该ADC的SDATA脚接到该处理器 数据总线的一条数据线上，这里接到数据线D0。如图10.5所示。使用某种译码逻辑电路 ， 能使 该ADC的口地址看作是该处理器的一个存储器地址，以便用12个逐次读命令读取ADC的转换结 果。然后用附加的软件命令把12个字节的LSB组合起来，拼成一个12位的并行字。

图105 没有串行口的8位处理器与串行式ADC的接口

上面介绍的方法有时称作“位拆裂”(bit banging)。从软件的观点来看，这种方法是很 不经济的，但是当处理器的运行速度远远高于ADC的转换速度时，这种方法可以采用。

问：在前面的例子中，利用了处理器的写信号门控方式来 起动AD7893转换。请问这种方法是否有问题?

答：我很高兴你看出这一点。在这个例子中，每转换一次都要对AD7893的寻址存储器发 出一个空操作的写命令。虽然没有数据交换，但是处理器仍然提供开始转换所需要的写脉冲 。从硬件的观点来看，这种结构非常简单，因为它不必再产生一个转换信号。

但是，对信号必须进行周期性采样的交流数据采集应用场合，不推荐这种方法。即使程 控处理器，对ADC发出周期性写命令，写脉冲的相位抖动将会严重降低实际得到的信噪比。 经过门控之后写脉冲会抖动得更坏。例如，假设采样时钟相拉抖动仅仅1 ns，对一个理想的 100kHz正弦波来说，其信噪比会降到大约600dB(低于10有效位分辨率)。另外一个缺点是， 过冲和采样信号噪声都会进一步降低模数转换的完整性。

问：我应该在什么时候选择具有异步串行接口的数据转换器?

答：异步通信方式允许设备之间交换信息，不必借助于时钟。为了使用相同的数据格式 ，必须对设备初始化，其中包括设置一种传输速率(通常用波特率表示，或位数每秒)。还应 该规定转换结果如何开始传送和结束传送。我们使用容易识别的带有起始位和停止位的数据 序列来传送数据。传送过程还包括奇偶校验位，用来检测设备出错。

图106示出了AD1B60数字化信号调节器与PC机异步通信端口之间的接线图。这是一种3 线双向接口(为了简明，地线省去未画)。应该注意发送线与接收线在线路的另一端位置交换 。

图106 AD1B60与PC机之间的异步通信接口

异步通信线路对仅限于设备分散式通信应用场合是很有用的。因为在每次传送中都包 括起始位和停止位，所以设备在任何时间只要输出其数据就可以开始通信。另外设备之间 的接线数目也减少了，因为时钟和控制信号线都不需要了。

问：有一种ADC产品说明在串行接口中推荐使用非连续时钟，为什么?

答：这种技术要求可能是指ADC在转换过程期间要求其时钟信号无效。有的ADC有这种要 求，因为连续的时钟信号能够馈送到ADC的模拟部分，反过来会影响转换结果。如果I/O端 口有一个帧脉冲，那么连续的时钟信号在转换期间可能变成不连续。这个帧脉冲用作门控信 号，只有在数据传递时才允许将串行时钟送到ADC。

问：如何使设备与SPI或MICROWIRE接口标准兼容?

答：SPI(串行外围接口)与MICROWIRE分别是美国摩托罗拉公司和国家半导体公司研制的 串行接口标准。大多数同步串行式数据转换器都很容易与这两种接口连接，但是在有些情况 下可能需要附加连接逻辑(glue logic)。

问：好，我放弃偏见，在我的当前设计中决定使用串行ADC。我按照产品说明的技术要求 刚刚把线路接好。当用MICROWIRE标准转换结果时，ADC的输出好像总是FFF HEX (不论 模拟输入电压如何变化)，这是怎么回事?

答：这或许是通信问题。首先我们需要检查ADC与处理器之间的连接问题，即定时和控制 信号线是否接好。我们还需要检查一下处理器的中断结构。与时序有关的可能误差有许多。你要想检查这个问题，首先将所有的时序信号要么接到逻辑分析仪上，要么接到多通道示波 器 上(至少需要3个通道才能同时检测全部时序信号)。你在仪器的荧光屏上应该观察到类似图1 0.7所示的时序图。首先保证从微处理器或从独立的信号源产生一个启动转换命令CONVST) 。常见的错误是所施加的CONVST信号极性不对。虽然也能启动转换，但不是按照你期望的时 序转 换 。另外应该记住的是，通常要求CONVST信号有一个最小的脉冲宽度(典型值约为50ns)。一般 来自快速微处理器的写脉冲或读脉冲宽度都不能满足这个要求。如果脉冲宽度太窄，可用软 件方法插入等待周期来增大脉冲宽度。

图107 串行ADC时序图

其次应该保证在读周期开始之前微处理器一直在等待模数转换完成。为了使微处理器产 生中断信号，你的应用软件应该知道完成A/D转换所需要的时间，或等待ADC转换结