采用CPLD的MAX1032采样控制的实现方法

图4所示是MAX1032的应用电路图。由于MAX1032只允许输入阻抗小于17 kΩ，而有的采样信号不一定能满足这一要求，故需要对采样信
号进行一定处理，以降低信号的输出阻抗。由于射极跟随器的输出阻抗趋于零，故将待采样信号连到射极跟随器上可以有效降低其输出阻抗。本文选用的运放为OP07，该运放具有很低的输入失调电压和漂移，而且精度相当高，适合作为模拟信号前置运放。如将OP07接成负反馈模式，使输出等于1+R1／R2，并将滑动变阻器R1调至0Ω，那么它就可以当做电压跟随器使用。

图4中，MAX1032的外部参考电压由LTC6652提供。LTC6652是高精度电位参考芯片，本文使用4．096 V作为MAX1032外部参考电压。REFCAP在此模式下可接到5 V电源。由于MAX1032是由CPLD控制，故将DVDDO连到3．3 V。

4 CPLD逻辑设计
CPLD和MAX1032的连接图如图5所示。其中，CPLD可以选用Ahera公司的MAXII系列器件EPM240或EPM570。

CPID的程序设计主要由两部分组成，第一部分是产生MAX1032的控制信号，第二部分是对MAX1032的输出结果进行处理。
clk_1MHZ为CPLD时钟，选1 MHz。通过CPLD可在内部对时钟进行分频，输出SCLK可作为MAX1032的输入时钟。DI由系统给CPLD输入，作用是选择MAX1032的控制字，同时也是CPLD的复位控制。DIN_out是给MAX1032加载的串行控制字，其加载时序可利用计数器控制。本例采用外部时钟模式，模拟输入配置字为10000110。第七位1是字开始标志；六到四位为0表示选择CH0通道输入，第三位为0表示采样信号单端输入；二到零位为110，表示量程选择0～12 V。模式控制字为10001000，第七位1是字开始标志，六到四位为0表示使用外部时钟模式。三到零位为100 0是芯片强制输入。加载完模拟输入配置字和模式控制字之后，就可以启动采样，以加载转换启动字开始采样。转换启动字为10000000时，第七位1是字开始标志，六到四位为0表示选择CH0通道输入，三到零位为0000是芯片强制输入。MAX1032控制协议和SPI类似，在SCLK的上跳沿输入，下跳沿输出。片选信号CSn时序利用计数器控制，每个控制字之间的CSn必须有一个高脉冲，脉宽至少40 ns(tCSPW)，每个控制字输入完后，CSn可以立即拉高(tCSH)。以下是可综合的MAX1032控制程序的主要代码：

图6所示是Modelsim的仿真波形。SCLK上跳沿DIN_out的数据被MAX1032读取。

程序的第二部分的作用是将MAX1032输出的串行采样结果存入CPLD内部的一个14位寄存器。采样结果DOUT_in_S是14位的串行序列。CPLD在SCLK的上跳沿读取数据后，可将其存到一个内部寄存器，再由DOUT选择输出寄存器的高或低八位数据读出。最后的采样结果是并行输出的。总共2个字节，末两位数据无效。对于外部时钟模式，可从加载转换启动字开始计算，在第16个SCLK下跳沿，芯片将输入采样结果。得到结果即可按照公式(采样电压=12x(转换成十进制的输出结果)／16384)进行计算。以下是这部分功能的可综合代码：

图7所示是Moddsim仿真的CPLD读取MAX1032的采样结果并将其存入寄存器DOUT_P_buf的仿真图。由图可见，在启动采样后的第16个SCLK的下跳沿，MAX1032输出14位串行采样结果，CPLD将其存入内部寄存器中以待系统读取。一般在下一次采样之前，需要将CPLD复位来清除上一次采样的数据。由于外部时钟模式下的SSTRB始终为低，故本例没有对该信号进行处理。