A／D转换芯片TLV1544.doc

精品文档摘要：介绍了TI公司的AD（模数）转换芯片TLV1544，并以TMS320VC5402 DSP为例介绍了TLV1544与DSP的McBSP（多通道带缓冲串口）的接口设计，并给出了主要的程序。关键词：TLV1544；AD转换；DSP；多通道缓冲串行口（McBSP） 近年来，DSP的应用日趋广泛，而随着DSP价格的大幅下降，性能的不断提高，使其成为了当前产量和销售量增长最快的电子产品之一，DSP的应用也几乎遍及了整个电子领域。基于DSP的实时数字信号处理系统所要处理的是数字信号，所以待处理的模拟信号必须先经过AD转换，使其成为数字信号，才能通过DSP实现一系列对输入信号的处理算法，以得到所需要的模拟信号的各种参数。本文介绍的芯片就是一种可以与DSP接口的AD转换芯片TLV1544。1TLV1544芯片介绍TLV1544是TI公司生产的CMOS型10 b模数转换芯片，其内部采用开关电容逐次近似来得到模数转换结果。芯片有4路模拟信号输入通道，通过芯片内部参数设置选择不同通道输入，进行AD转换输出。该器件非常适合于数据分析仪器仪表、医疗监护仪等，通过多通道输入不同信号并转换为数字信号，经DSP或微处理器进行数字信号处理得出所需的不同参数的值。11TLV1544的引脚介绍TLV1544的引脚功能如表1所示，封装图如图1所示。12TLV1544的主要特性 （1）宽范围的单电源供电，VCC可为2755 V， 而模拟输入电压范围即为0VCC。可以编程控制使芯片工作于掉电方式下，此时电流为1A。（2）芯片内部有着较高的转换速率，转换时间小于10s。对于不同的电压范围以及不同的输入源阻抗，芯片最大的输入输出时钟频率值将不同。在有可能高速的输入输出的情况下，输入输出时钟最高可以达到10 MHz。（3）芯片提供4路外部输入通道，而内部有一个7通道多路选择器，通过编程设置，可以任意选择4个输入通道之一或者任意一个3个内部自测电压输出。其内片可以同时接4路模拟输入，通过给芯片不同的状态字选择所需要的不同通道或内部自测电压，同时也可以设置TLV1544工作状态参数，状态字参数如表2所示。（4）芯片与DSP或微处理器通过串行外设接口传输转换完全的数据，有4个端口作为同步串行接口，包括一个片选信息（cs）、一个输入输出时钟信号（I/OCLK）、数据输入（DATAIN）和串行数据输出（DATAOUT）。（5）当与TMS320系列DSP接口时，还有一个帧同步信号（FS）来表明串行数据帧的开始。芯片可以与主机调整的传输数据。（6）输入信号为串行接口提供了更加灵活的时间特性。当需要将翻转的输入/输出时钟引脚的信号作为输入时钟源时，可以将接地。而接高电平时，输入/输出时钟引脚信号不翻转。（7）控制对从选定的通道中输入的模拟 信号的采样开始。由高变低开始模拟输入信号的采样；由低变高使采样和保持功能处于保持状态，并开始模数转换。独立于输入输出时钟信号，当为高时，开始工作。为低的持续时 间控制开关电容阵列采样周期的持续时间。当不用时，接高电平。（8）在AD转换结束时，转换结束引脚（EOC）变为高电平来表明转换完成。2TLV1544与TMS320VC5402的接口设计21接口原理图本文以TMS320VC5402为例介绍TLV1544与DSP的接口设计。TMS320VC5402是TI公司1999年10月推出的具有很高性价比的定点DSP。他有2个多通道缓冲串口（McBSP），设计中使用McBSP0完成配置TLV1544以及接收转换好的数字信号。接口原理图如图2所示。 TLV1544的接高电平，输入输出时钟不翻转且采样转换开始控制功能不使用。TMS320VC5402的XF引脚提供TLV1544的片选信号。TLV1544的EOC触发DSP的外部0中断，转换结束通过中断接收转换好的数据。22工作时序TLV1544与TMS320VC5402通过串行口连接，此时，AD转换芯片作为从设备，DSP提供帧同步和输入输出时钟信号。TLV1544与DSP之间数据交换的时序图如图3所示。开始时，为高电平（芯片处于非激活状态），DATAIN和I/OCLK无效，DATAOUT处于高阻状态。当串行接口使CS变低（激活），芯片开始工作，IOCLK和DATAIN能使DATA OUT不再处于高阻状态。DSP通过IOCLK引脚提供输入输出时钟8序列，当由DSP提供的帧同步脉冲到来后，芯片从DATA IN接收4 b通道选择地址，同时从DATAOUT送出的前一次转换的结果，由DSP串行接收。IOCLK接收DSP送出的输入序列长度为1016个时钟周期。前4个有效时钟周期，将从DATAIN输入的4 b输入数据装载到输入数据寄存器，选择所需的模拟通道。接下来的6个时钟周期提供模拟输入采样的控制时间。模拟输入的采样在前10个IO时钟序列后停止。第10个时钟沿（确切的IO时钟边缘，即上升沿或下降沿，取决于操作的模式选择）将EOC变低，转换开始。23软件设计软件的设计主要包括DSP串行口的初始化和TLV1544的内部参数设置及转换结果的接收。串行口的初始化为对McBSP0的控制寄存器的配置，使DSP可以为TLV1544提供片选、时钟、帧同步信号等控制信号，同时从BDX0串行发送TLV1544的内部设置参数，并从BDR0串行接收转换后的数据，完成一次完整的AD转换过程。系统上电后，DSP的XF引脚输出高电平，即将TLV1544的CS位置高，转换芯片处于非激活状态，并关闭所有中断。初始化McBSP后，打开接收及外部中断，XF引脚输出低电平，即TLV1544的CS位置低，转换芯片开始工作。发送转换速度选择及通道选择参数，芯片开始模数转换。程序进入等待状态，转换结束时EOC由低变高，进入外部中断处理程序，接收转换输出的数字信号，存入相应的数据空间以待进一步处理。全部的程序是在TI公司的集成开发平台CodeComposer Studio，即CCS中，采用C语言编程完成的。以下是TLV1544与D