电力系统中多通道同步采样AD7606与浮点DSP通信的设计与.docx

电力系统中多通道同步采样ADC（AD7606）与浮点DSP（ADSP-21479）通信的设计与实现内 容1. 简介 311 AD7606简介 312 ADSP-21479简介 42. AD7606和ADSP-21479配置与连接 53. 时序分析 64. 测试结果和结论 741测试结果 742结论 105. DSP参考代码 106. 参考文献 121 简介1.1 AD7606简介AD7606是16位，8通道同步采样模数数据采集系统。AD7606完全满足电力系统的要求，具有灵活的数字滤波器、2.5V基准电压源、基准电压缓冲以及高速串行和并行接口。它采用5V单电源供电，可以处理10V和5V真双极性输入信号、同时所有通道均能以高达200kSPS的吞吐率采样。图1 AD7606的内部原理框图。图2 AD7606的管脚图。 AVcc 模拟电源，4.75V5.25V Vdrive 逻辑部分电源 Vdd 模拟输入部分正电压 Vss 模拟输入部分负电压 DGND 数字地 AGND 模拟地1.2 ADSP-21479简介ADSP-21479是SIMD （单指令多数据）SHARC家族中的一员，它基于65nm的最新工艺，具有低成本，低功耗的的特点，是一颗集成有大容量片上SRAM和ROM的32/40位浮点DSP。ADSP-21479是性能出色，266MHZ/1596MFLOP： 266 MHz/1596FLOPS SIMD SHARC内核，支持32-bit浮点、40-bit浮点以及16/32-bit定点数据类型 支持多达5 Mb 片内SRAM 支持16位宽SDR、SDRAM存储器接口 数字应用接口 DAI，支持多达8个的高速同步串口(SPORT)及SPI串口 2个精确时钟发生器 20线数字I/O端口 3个定时器、UART、I2C兼容接口 ROM/JTAG安全模式 供应196引脚CSP_BGA封装与100引脚LQFP封装产品，适合于工业客户的要求 供应商业级、工业级温度与汽车级温度等级产品图3 ADSP-21479的内部原理框图。2 AD7606和ADSP-21479配置与连接AD7606芯片的供电采用单5V供电，见图4所示：图4。AD7606供电示意图。AD7606采用硬件配置方式，具体配置如下：1) 设置RANGE=0时，模拟输入范围是5Vref。2) 设置/PAR /SER/BYTE SEL为高电平，选择使用串行模式。3) CONVSTA, CONVSTB ,使用同源激励。4) 设置REF SELECT=0 ,使用外部参考电压SHARC ADSP-21479 SRU设置：SPORT0_SCLK DAIP 1SPORT0_FS DAIP 4SPORT0_DA DAIP 5FLAG4 DPI_PIN1 FLAG5 DPI_PIN2根据以上配置，ADSP-21479通过SPORT口与AD7606联系的系统示意图如图5所示：图5 采用串行方式时，AD7606与ADSP-21479硬件连接示意图3 时序分析AD7606工作时序如图6，通过DSP的FLAG信号驱动CONVST A/B信号启动转换过程，BUSY标志着工作状态，连接到DSP的中断输入。BUSY为高时表示处于转换状态，转换完毕后高到低的下降沿引起DSP中断，DSP在响应中断通过SPORT0读取8通道ADC转换好的数据。图6 AD7606串行读取数据时序ADSP-21479 SPORT口的时序如图7所示，在FS信号启动后，数据随着时钟节拍被读取。 我们选择SPORT数据宽度是32位，那么四次FS信号即可读取八个通道的数据。图7 ADSP-21479 SPORT串行数据接收时序4 测试结果和结论DSP软件设置50K的采样信号，对8个通道的数据进行同时采样。各模拟通道输入信号分别为：通道5连接1KHz正弦波，其余通道接地。4.1 测试结果1) 利用VDSP5.0+ 的plot窗口(VDSP-View-Debug Windows-Plot)观察5通道数据， 1. 通道5提取到1KHz正弦波;4.2 结论这种连接方式只使用DSP的一个串行SPORT口即可同时读取8路ADC的数据。但由于8路数据都通过一路数据输出给DSP，而AD7606支持的最高串行时钟频率有限，模数转换还要占用一部分采样周期，因此串行输出的连接下，AD7606不能工作在最高200KSPS采样率下。根据AD7606数据手册，AD7606的SCLK上限为23.5MHz。FLAG信号驱动CONVST A/B信号，单路串行输出八通道数据。不考虑转换时间最高采样率可达23500000/（168）=183.5kHz，由于每个周期数据转换将消耗一定时间，所以实际无法达到此速度。假设采样周期用Tconvst表示，根据AD7606数据手册，模数转换时间为3.45us，所以 Tconvst-3.45us代表采样周期中传输数据的时间。八通道总数据量为128个时钟周期，所以(Tconvst-3)/128近似为每bit数据的时钟周期。由于SCLK最大为23.5MHz，据此可以推算出此模式下最高采样频率：(Tconvst(max)-3.45)/128 = 1/23.5Tconvst(max)8.89us即最高采样率为1/ Tconvst(max) = 112KSPS同理可知,若采用两口同时输出转换数据，即启动2个SPORT分别读取8个通道的数据，实际最高采样率能达到161K SPS。当AD7606采用并行方式输出到DSP时，即可得到最高200KSPS采样率。5 DSP参考代码1. 配置SRU / This function will setup the SRU Registersvoid InitSRU(void)/Generating Code for connecting : SPORT0_CLK to DAI_PIN1SRU (HIGH, PBEN01_I); SRU (SPORT0_CLK_O, DAI_PB01_I);/Generating Code for connecting : SPORT0_FS to DAI_PIN4SRU (HIGH, PBEN04_I); SRU (SPORT0_FS_O, DAI_PB04_I);/Generating Code for connecting : DAI_PIN5 to SPORT0_DASRU (LOW, PBEN05_I); SRU (DAI_PB05_O, SPORT0_DA_I); /Generating Code for connecting : FLAG4 to DPI_PIN1SRU (HIGH, DPI_PBEN01_I); SRU (FLAG4_O, DPI_PB01_I);/Generating Code for connecting : FLAG5 to DPI_PIN2SRU (HIGH, DPI_PBEN02_I); SRU (FLAG5_O, DPI_PB02_I);2. IRQ1 BUSY中断服务程序void AD7606_BUSY_IRQs(int sig_int)busy+;interrupt(SIG_SP0,Count_SPORT0_RX_IRQs);#ifdef DMA * (volatile int *)SPCTL0 =( SPEN_A | SLEN32 | ICLK | IFS | LAFS | SDEN_A | FSR | DITFS| LFS ); #endif #ifdef CORE* (volatile int *) SPCTL0 =( SLEN16 | ICLK | IFS | FSR | LAFS | LFS | DITFS);*(volatile int *) SPCTL0 |=SPEN_A ;#endif 3. SPORT初始化程序void init_sport()* (volatile int *) SPCTL0 = 0;* (volatile int *) SPCTL1 = 0; * (volatile int *) SPMCTL0 = 0; * (volatile int *) SPMCTL1 = 0; SPORT_DMA_setup:* (volatile int *) IISP0A =(int)rx_buf0a ;* (volatile int *) IMSP0A = 1; * (volatile int *) CSP0A = CHNUM;/configure the sport /* */* CLKDIV0=fCCLK(266 MHz)/4xFSCLK(17 MHz)-1 = 0x0005 */* FSDIV0=FSCLK(10 MHz)/TFS(2 MHz)-1 = 31 = 0x001F */13m hz 1m 0x00080003; /* Configure SPORT0 as a reciever (Rx) */* (volatile int *) DIV0 = 0x001F0005; 4. SPORT 中断程序void Count_SPORT0_RX_IRQs(int sig_int)SP0I_counter+; #ifdef CORE rx_buf0a(SP0I_counter-1)*CHNUM=(short)(*pRXSP0A);#endif * (volatile int *) SPCTL0 =0;finished=1; #ifdef DMA if(SP0I_counter=1024)* (volatile int