基于DSP的低功耗高速数据采集系统设计

2．2 高效率电源的设计

VC5509工作在双电源电压下，其核心电压为1.6V，I/O电压为3.3V。对双电压电源系统，常用的是有线性稳压电源以及开关稳压电源，根据两者对电压转换的原理的不同，电压的转换效率也有很大区别。对于线性稳压电源，多用在较大的负载电流场合，其整体系统功耗分为两部分，一部分为所有低功耗器件消耗，另一部分为线性稳压器件本身所消耗。以输入5V直流电压转换到3.3V电压为例，理论电压转换效率约为66%。假设系统电流为50mA，则整个系统功耗实际上为50×5=250mW，而并非50×3.3=165mW。而对于开关稳压器件，选用合适的器件，电压转换效率可以达到95%以上，电源器件本身消息功率可以极少，对相同的系统电流，整体系统功耗极大降低。因此，在低功耗小电流场合，选用开关稳压电源器件更为适合。

这里选用的是TI公司的TPS62000系列开关稳压器件TPS62000（可调输出）和TPS62007（固定输出3.3V）。TPS62000系列是专为低功耗CPU而设计的一系列电源器件，在输出电流为10mA时，效率可达90%。同时，TPS62000系列工作在低功耗模式时，可根据负载电流的大小自动在PWM和PFM模式之间切换，以节省功耗。在双电源系统中，核心电压必须先于I/O电压上电，后于I/O电压断电，这里利用TPS62000的PG信号作为TPS62007的EN信号来实现。

2．3 系统的工作模式及接口设计

由于VC5509不具备异步串口，因此利用并/串转换芯片TL16C750将其并口扩展为异步串口对外接口。

对整个系统而言，选择工作在较低电压下的低功耗芯片可以降低系统功耗；同时，设置适合的工作方式也可以降低系统功耗。对系统中大多数芯片而言，都带有关断控制或者自动工作模式切换功能，因此不需人为干预，系统的功耗最终很大程度上落在DSP上。在不影响系统工作性能的前提下，适当降低DSP工作主频可以降低系统功耗。

利用以上方案搭建的VC5509低功耗高速采集系统，在保证达到50kHz对四通道数据进行同步采集的要求下，适当降低DSP工作主频可以降低系统功耗，满足实际要求，并且已经得到验证。