DSP硬件系统的设计.doc

5DSP硬件系统的设计本方案是完成对三分量地震动信号采集和处理的硬件系统。采用TI公司的TMS320C5409作为中央处理芯片，运用其高速的运算性能，完成对信号的实时处理。5.1 系统简介课题的研究对象为地面车辆的地震动信号，由前面介绍的三轴地震动检波器进行采集。采集到的目标信号很微弱，通常只有几个至几十个微伏。如此小的信号必须先经过前置放大和预处理后才能进行后续处理。另外由于原始信号的这种微弱性，很容易被噪声淹没，所以一种低噪声、高增益放大电路也是本系统的重要组成部分之一。为了能有效抑制干扰，对此测量电路应满足以下基本要求：（1）高输入阻抗，以减轻信号源的负载效应和抑制传输网络电阻不对称引入的误差；（2）高共模抑制比，以抑制各种共模干扰引入的误差；（3）零点的时间稳定性和温度稳定性要高，零位可调，或者能自动较零；（4）具有优良的动态特性。基于以上要求，并满足三路信号的同时采集，本系统中采用的电路为三个单片的MAX4094组成多运放仪用放大电路，增益约为104，可单电源+2.7V+6.0V工作，功能可靠，性能稳定，达到了系统期望的要求。在信号经过前置放大和预处理以后，就可以进行分析处理了。本系统中采用DSP进行信号的分析与识别，由于DSP所能处理的信号为数字信号，所以在分析处理之前，必须将模拟信号转化成数字信号，也就是A/D转换。针对于DSP芯片的数据接收特点，采用串行SPI方式进行数据接收，并要求三通道同时采集。本系统采用MAX1246，该芯片为四通道串行数据传输、12位精度、低功耗ADC。采用尾对尾连接方式，完全能够和DSP不加附加电路直接连接，从而简化电路的设计。考虑到本系统的可调试方便，系统的电源使用独立变压器的+5V直流电源，它能够提供给系统稳定的电源保证，由于DSP有两种工作电压要求，一个是+1.8V，一个是+3.3V。所以本系统采用电源芯片为TI公司的TPS767D318。同时考虑到模拟器件（主要是信号放大电路部分）和数字器件（主要是DSP和DSP周边器件）的干扰问题，采用电源芯片MAX860以及电压参考芯片MAX6030和断续放大器ICL7652，为系统提供双向电源V。最后一部分是系统的终端微型计算机处理。采用仿真器将DSP系统与计算机连接起来，可以完成DSP的程序烧写以及与计算机通讯的功能。数据的后期分析与处理可以用计算机来完成。三轴地震动检波器信号调理电路DSP信号分析与目标跟踪电路DSP仿真器+5V电源微型计算机图5.1系统原理框图基于以上分析，基于三轴地震动检波器的目标跟踪系统有以下几部分组成：三轴地震动检波器、信号调理电路、信号分析与目标跟踪电路、DSP仿真器、微型计算机。如图5.1所示，5.1.1硬件组成系统的基础部分是由硬件组成的。随着半导体技术的发展，传统的设计方法有了飞跃性的进步。大量集成芯片的出现使得系统的设计大大简化，而可编程技术的广泛应用则给数字系统的设计带来很大的灵活性。本系统的硬件有中央处理芯片DSP、运算放大电路、信号调理电路以及外围电路组成。硬件电路原理图如图5.2所示。MAX4094MAX1246TMS320C5409MAX680TPS767D318三轴地震动检波器+5V图5.2硬件电路原理框图5.1. 软件组成整个系统的正常工作是建立在硬件体系与软件体系相互配合的基础上的。软件部分可以完成设计的算法部分，它有相当的灵活性，补充完成硬件无法解决的问题。算法的数学模型以由MATLAB完成，为完成算法向DSP的移植，算法体系中的各个模块要用C语言实现。为了缩短DSP系统的开发时间，采用C语言实现MATLAB算法并向DSP移植，利用CCS集成开发环境将C语言转化成汇编语言。使之能在目标板上运行。图5.3软件工作流程图开始判断目标出现？采集数据采集完否？分段进行车辆方位角判定结束否是否是在编写C语言程序时，采用模块化设计方法。模块化设计方法是一种软件编程方法，是将各个模块程序分别编写、编译和调试，最后一起连接定位。在开发过程中，编写软件所需要的工作量随软件代码行数大大的增加。因此，将一个软件分成若干独立模块不但能减少软件工作量、提高效率。例如，两个数据传的相关和希尔伯特变换，可用独立的模块完成。当使用时，连接在主程序中就可以了。在编制软件时，按照以下步骤进行：1.规划整个项目，包括使用哪些硬件并规划软件怎样分工；2.编写主函数，并分别规划各子函数的功能；3.分别编写子函数，并进行编译、调试；4.整个源程序联调；5.在CCS环境下编译、调试，产生目标文件；6.利用仿真器将目标文件写入DSP。流程图如图5.3所示。5.2信号采集与数据分析的电路设计信号采集与处理系统的构成是有若干集成芯片所组成的，它们各自实现相应的处理功能。其中有放大芯片MAX4094、ADC芯片MAX1246、电源芯片MAX680和TPS767D31、FLASH芯片SST39VF400A、四路非门芯片74HCT04、电压参考芯片MAX6030、断续放大器ICL7652。5.2.1TMS320C5409简介DSP（Digital Signal Processor）作为可编程数字信号处理专用芯片是微型计算机发展的一个重要分支，也是数字信号处理理论实用化过程的重要技术工具。DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：1、 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；2、 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据3、 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中间同时访问；4、 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；5、 快速的中间处理和硬件I/O支持；6、 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；7、 可以并行执行多个操作；8、 支持流水线操作，使取址、译码等操作可以重叠执行。但是，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱，比如同单片机相比较它的控制功能较弱。本系统采用美国德州仪器公司（Texas Instruments,简称TI）的TMS320C54x系列中的TMS320C5409芯片。TI公司是世界上应用最广、品种最多的DSP芯片生产厂家之一，其C54x系列芯片的制造工艺为CMOS，它是为实现低功耗、高性能而专门设计的定点DSP芯片。它有如下主要特点：1、运算速度快。指令周期为25/20/15/12.5/10ns，运算能力为40/50/66/80/100MIPS；2、优化的CPU结构。内部有1个40位的算术逻辑单元，2个40位加法器，1个的乘法器和1个40位的桶型移位器。有4条内部总线和2个地址产生器。3、低功耗方式。TMS320C54x可以在3.3V或2.7V电压下工作，三个低功耗方式（IDLE1、IDLE2和IDLE3）可以节省DSP的功耗。4、智能外设。除了标准的串行口和时分复用（TDM）串行口外，TMS320C54x还提供了自动缓冲串行口BSP（auto-Buffered Serial Port）和与外部处理器通信的HPI（Host Port Interface）接口。图5.4所示是TMS320C54x的内部结构图。围绕8条总线由10大部分组成，包括中应处理器CPU、内部总线控制、特殊功能寄存器、数据存储器RAM、程序存储器ROM、I/O口扩展功能、串口、并口HPI、定时器、中断系统等。图5.4TMS320C54xDSP的内部硬件结构图5.2. 前置放大电路的设计5.2.2.1概述三轴地震动检波器可以检测到微弱的地震动信号，但它输出的电压信号也很微弱，只有几十到几百个毫伏。信号处理电路中不能对如此微弱的信号直接处理，所以要对原始采集到的信号进行放大处理。图5.5 同相并联式测量放大器对于地震动传感器输出的电压信号我们选用二级放大的仪放电路，图5.5是常见的同相并联式测量放大器的电路图，它的第一级由两个同相放大器构成，第二级是一个差动放大器。图中电阻的选取要使上下阻值一致，这样才能保证电路的抗共模干扰能力，具体要使R1=R2；R3=R4；R5=R6；整个电路的闭环放大倍数为： (5.1)为提高电路的可靠性和节省PCB板的空间，系统选用美国美信公司的可变增益的精密的仪器放大电路MAX4094专用芯片。5.2.2.2MAX4094简介MAX4094为美信公司生产的低功耗、四运放的集成放大芯片。芯片的结构功能图以及引脚图，如图5.6。图5.6MAX4094内部结构芯片特性：u 低功耗，单电源供电（+2.7V+6V），双电源供电（VV）u 低于30毫伏的输入失调电压u 无信号输入的相位移动u 500KHz的带宽u 尾对尾输出u 高电压输出增益u 芯片工作范围（-）u 芯片封装为14引脚的TSSOPu 芯片大小为从芯片的内部结构图中我们可以看出，MAX4094中含有四个独立的运算放大器，并且芯片的外形尺寸比较小。在PCB板的设计过程中有很大的方便性，一个独立的MAX4094芯片可以组成一个三级放大的放大电路，它是在前面介绍的两级差动放大的基础上再加上一个运算放大器构成的，其结构图5.7，图5.7三级运放电路原理图按照左边的原理图，我们可以用一块MAX4094搭起一路放大电路，因为本系统是三路信号同时采集，需要使用三片MAX4094构成三通道采集电路。MAX4094体积小，满足了我们系统设计的要求，增加了系统电路的稳定性，并且可以提供约为的增益。为了保持原始信号采集的不失真，考虑到地震动信号的正负电压极性，放大电路系统采用双电源供电。5.2.3 电源电路的设计为了保持地震动信号的原貌，放大电路系统采用双电源供电。考虑到后续部分的ADC电路的输入要求，采用V供电。前面已经讨论这个系统的供电电源为+5V，我们需要设计一个电源电路将+5V电压转化为V。这一部分共由三个集成模块来实现，+5V到V电压转换芯片MAX680，电压参考芯片MAX6030和断续放大器ICL7652。一、 MAX680MAX680是美信公司生产的CMOS工艺单片集成芯片，它只要输入为+5V的电源就可提供双倍的V的电压。芯片的引脚图如图5.8。图5.8MAX680引脚图芯片特性：u 95%的电压转化率u 85%的电源能量转化率u 电压范围为+2V+6Vu 仅需要四片外接电容u 500豪安输入电流u 封装为8-DIPu CMOS工艺制造的单片集成电路芯片u 芯片尺寸为7.310.4由一片MAX680完全能够满足三片集成放大芯片MAX4094的电压要求。为使电压达到系统要求的，我们引入电源参考芯片MAX6030。二、 MAX6030图5.9MAX6030 引脚图MAX6030是美信公司生产的高精度、低功耗微型电压参考芯片。它只要输入为+3.2+12.6V的电压，就可输出高精度的参考电压+3V。芯片的外部特性与引脚图如图5.9。芯片特性：u 输出精度为0.2%u 35豪安静态电流u 工作温度范围+u 封装为SOT23-3u 芯片尺寸为2.6671.149MAX6030的外围电路非常简单，它只需要两个电容。并且引脚数目少，便于设计和简化电路。SOT23-3的封装使得MAX6030的外型尺寸非常的小，在PCB板上是以贴片的形式焊接，大大减少了PCB板的空间。同时也保证了电路工作的稳定性。MAX6030使用解决了+3V电压的提供问题，系统还缺少-3V电压的提供。我们使用断续放大器ICL7652来解决这一问题。三、 ICL7652图5.10ICL7652的结构功能图ICL7652是MAXIM公司生产的断续放大器，它可应用于低信号放大与信号调节等，芯片的结构功能图如图5.10。芯片特性：u 低功耗u CMOS工艺制造的单片集成电路芯片u 长时期保持偏置电压的稳定性（）u 可补偿的单一放大增益u 可靠工作温度范围u 高增益，共态抑制比110dBu 芯片封装为DIP-8u 芯片尺寸为我们使用ICL7652的目的是转换+3V电压为-3V电压。由图5.10，ICL7652的外围电路较为简单，可以按照通常的放大器电路来设计，并能够取得更为理想的效果。图5.11电源电路的原理图图5.11为电源芯片MAX680、电压参考芯片MAX6030和断续放大器ICL7652组成的电源电路的原理图。5.2. ADC的选用地震动信号经过前期放大电路的处理，电压信号已经放大致V的范围内。此时我们需要一个模数转化电路将模拟信号转换为数字信号，让后续的DSP电路进行处理。考虑到要三通道信号的同时采集，并且需要可编程控制（方便DSP的编程处理），ADC芯片选用美信公司的MAX1246。它是+2.7V供电、低功耗、四通道、串行12位模数转换集成芯片。芯片引脚如图5.12。芯片特性：图5.12MAX1246引脚图u 四通道单独输入或者两通道微分输入u 使用单电源供电2.7V+3.6Vu 提供内部+2.5V电压参考u 低功耗：1.2毫安（133ksps，+3V）54微安（1ksps，+3V）1微安（节电模式）u SPI/QSPI/MICROWIRE模式下四线串行连接u 软件配置单级或双级输入u DIP-8封装u 芯片尺寸22.487.62图5.13MAX1246内部时钟工作图MAX1246采用连续数值逼近、采样保持电路等技术将模拟信号转化为12位数字信号串行输出。它可以工作于外部时钟模式和内部时钟模式，对于本系统的设计，由于MAX1246可以很方便的和DSP芯片相连，所以我们采用DSP的分频后的工作时钟作为MAX1246的工作时钟，也就是让其工作于内部时钟模式。图5.13是它的内部时钟工作模式：另外MAX1246有很好的软件可操作性，DSP芯片可以很方便地通过输入控制字的方式对MAX1246进行操作。下表是对八位控制字的描述：最高位第八位要保持为1；第五六七位，即SEL0、1、2是选择通道控制位，例如001表示选择的是第一通道，101表示选测的是第二通道；第四位UNI/BIP是选择单级还是双极性输入，1表示选择单极性，0表示选择双极性；第三位SGL/DIF是选择单独输入还是微分输入，1表示单输入，0表示微分输入；第一而位表示工作在什么电源模式下，10表示工作中内部时钟模式，00表示为掉电模式。MAX1246的工作流程为：1、确保内部时钟为100KHz2MHz，设定控制字TB1为，其中的代表选择哪个通道以及单级双级输入等。2、选择DSP的一根I/O线连接到MAX1246的片选引脚，并保持片选引脚始终为低。3、由DSP发送TB1到MAX1246，同时DSP接收到一个字节，称为RB1，RB1不是有效字节。4、由DSP发送全零字节（$00hex）给MAX1246，同时DSP接收到一个字节，称为RB2，RB2为有效字节。5、由DSP发送全零字节（$00hex）给MAX1246，同时DSP接收到一个字节，称为RB3，RB3为有效字节。6、两个有效字节接收完毕，由DSP发送高电平拉高MAX1246的片选脚。5.2.4数据处理电路的设计5.2.4.1概述三路地震动信号经过前期的放大和AD转换后，然后由中央处理单元DSP进行计算和处理。上面已经对信号的前期处理电路作了介绍，而后面的数据处理电路主要是DSP及其周边电路的设计。主要包括DSP芯片，晶震，FLASH存储器，电源芯片，以及通过仿真器与微机连接的JTAG口。TMS320C5409要求+3.3V和+1.8V供电，对电源的要求较高。还有必需的装载算法程序的存储器FLASH。FLASH与EPROM相比，具有更高的性能价格比，而且体积小，功耗低，可电擦写，使用比较方便，+3.3V的FLASH可直接与DSP相接。因此，采用FLASH存储器存储程序和固定数据是一种比较好的选择。对于前期放大后的模拟信号在模数转换前，还需要进行电位拉高。本系统选择的AD方式是MAX1246的单级输入方式，而放大电路部分是双电源供电，放大后信号为正负电平的，所以要进行电位的拉高。考虑到放大后的信号在V的范围内，我们选用参考电压芯片MAX6021，将电压拉高约为+2.1V。MAX6021与MAX6030同属于一个系列，具有相同的芯片特性。其引脚结构图如图5.9所示。硬件电路完成后，需要软件的设计支持。通过CCS（Code Composer Studio）DSP集成开发环境，将算法C程序编译为目标文件，再目标文件经过仿真器和DSP系统的JTAG口写入到程序存储器FLASH中去。软硬件相配合完成整个系统的全部功能。5.2.4.2FLASH和电源芯片的选取一、 TPS767D318TMS320C5409要求的电源分为两种，即内核电源（CVdd）和I/O电源（DVdd）。其中，I/O电源+3.3V电压，而内核电压为+1.8V。降低内核电压的目的是为了降低功耗。电源芯片选用TI公司的TP3767D318，它可以由5V产生3.3V和1.8V的电压输出，最大输出电流为1000mA,可以满足系统需要。图5.14为电源芯片引脚图。芯片特性： u 双电压输出提供分离电源u 电流输出范围0mA1000mA图5.14 TPS767D318引脚图u 调整输出模式为3.3V/2.5V、3.3V/1.8V和3.3Vu 响应速度快u 随温度和负载变化误差只有2%u 过热保护u 28引脚TSSOP封装由于电源芯片TPS767D318和DSP芯片TMS320C5409同属于TI公司的产品，它们有较好的匹配性。同时对于DSP周边器件采用同一电源供电，FLASH芯片SST39VF400A和ADC芯片MAX1246都采用+3.3V供电，电源芯片TPS767D318极大地方便了电路的设计，并且可靠性高。为防止模拟信号和数字信号的相互干扰，我们使用电源滤波芯片ACF-153进行电源滤波隔离。二、SST39VF400A本系统选用SST公司的SST39VF400A作为FLASH芯片。FLASH的主要作用是在DSP上电复位后，将程序从FLASH中读取到DSP的RAM中去，它是用来存放系统程序的。SST39VF400A的存储空间为2Mbit（），也即128K字节。图5.15为其外部引脚图。图5.15 SST39VF400A引脚图芯片特性： u 单电压供电2.7V3.6Vu 高可靠性：可反复擦写10万次可保持数据100年u 低功耗u 可2K字节为一段分段擦除u 快速读取7090毫秒u 封装形式为48引脚TSOP封装u 芯片尺寸为12SST39VF400A的外围电路比较简单，采用单电源3.3V供电。地址总线和数据总线和DSP的外部总线直接连接。DSP的MSTRB脚控制SST39VF400A的片选，RW脚控制读写。5.2.4.3基于DSP的数据处理电路设计一、时钟电路和复位电路时钟电路为C5409提供时钟信号。它有内部振荡器和锁相环PLL两部分组成。它有内部时钟和外部时钟两种接法，我们选择内部时钟接法。图5.16时钟发生电路将振动频率为10MHz的晶体跨接到时钟引脚X1和X2之间，与芯片内部振荡器构成时钟发生器。此时，电路工作于基波方式。时钟电路图如图5.16。另外，C5409内部的锁相环PLL具有频率放大和时钟信号提纯的作用。使用高稳定的参考振荡器锁定时钟发生器的振荡频率，提供高稳定特性的时钟频率源。C5409的PLL的配置方式分为硬件配置和软件配置，本系统采用硬件配置，硬件配置是设定三个时钟模式引脚CLKMD1、CLKMD2、CLKMD3。地震动信号的频率比较低，本系统的采样率的设置不会超过1000Hz，所以选择三个时钟模式引脚110的方式，即系统的工作频率为，10MHz*1=10MHz。一般在加电后目标识别系统处于未知状态,应该对其进行复位操作以使系统处于一种已知状态。C5409的复位输入脚提供了硬件初始化的方法。这个引脚上电平的变化可以使程序从指定的存储地址开始运行。当时钟电路工作后，只要在引脚上出现2个外部时钟周期以上的低电平，芯片内部所有电路寄存器都初始化复位。只要保持低电平，则芯片始终处于复位状态。只有当此引脚变为高电平后，芯片内的程序才可以从指定的地址开始运行。C5409的复位有三种方式，即上电复位、手动复位、软件复位。前两种是通过硬件电路实现的复位，后一种是通过指令方式实现的复位。为了调试方便，系统在设计过程中采用了如图5.17所示的复位电路，即可以分别通过上电或按钮两种方式复位的电路，利用RC电路的延迟特性给出复位需要的低电平时间。上电瞬间，由于电容C上的电压不能突变，所以通过电阻R进行充电，充电时间由RC的乘积值决定。一般应保证RESET为低至少3个CLKOUT周期。但是在上电后，系统的晶体振荡器往往需要几百毫秒的稳定期，一般100200ms。图5.17复位时间主要由R12和C8决定。设V11.5V为低电平和高电平的分界点，则复位时间t为 （6.7） 随后的施密特触发器保证了低电平的持续时间至少为t,从而满足复位要求。图5.17复位电路二、电源控制电路图5.18电源控制电路本系统采用的是TI公司的TPS767D318作为C5409及其周边电路芯片FLASH和AD的电源芯片。因为TPS767D318可以提供+3.3V和+1.8V的电压，这样就满足了C5409的内核电压（CVdd）1.8V和I/O电源（DVdd）+3.3V。并且可以为FLASH芯片和AD芯片提供+3.3V的电压。它的最大输出电流为1000mA,完全可以满足C5409及其周边电路芯片的负荷需求。另外，数字电路的3.3V工作电源分别采用电源滤波芯片ACF-153进行电源滤波隔离，以防止数字电路产生的数字开关噪声会严重影响A/D的转换精度，同时电路板中数字地和模拟地要严格分开，只在一点共地，以防止数字开关噪声通过电源影响A/D的转换精度。如图5.18。三、C5409与AD芯片数据通讯的电路设计本系统设计的是三通道数据的采集和处理。为方便数据由MAX1246向DSP的传输，我们采用C5409提供的一种多通道缓冲串行口（McBSP）,和SPI方式进行数据的传输。McBSP可以通过相关的控制和配置寄存器，支持多种串行通信的方式和协议，该串行口可根据用户的不同需要进行配置，使用方便灵活。它包括6个引脚，分别是串行数据发送信号BDX、串行数据接收信号BDR、发送串行时钟信号BCLKX、接收串行时钟信号BCLKR、发送帧同步信号BFSX和接收帧同步信号BFSR。串行外设接口SPI是Motorola公司推出的一种同步串行接口，是目前使用比较多的串行总线接口标准。SPI接口是一种主从式配置，包括一个主设备和一个或者多个从设备。对McBSP进行适当的配置，可以使其工作于SPI方式。SPI接口有四个信号：串行数据主入从出信号：MISO（Master-In, Slave-Out）串行数据主出从入信号：MOSI（Master-Out, Slave-In）串行时钟信号：SCK从设备使能信号：SSMcBSP的时钟停止方式与SPI协议兼容。当McBSP设置为停止方式，发送和接收在内部实现同步，使McBSP可作为SPI的主设备或者从设备。McBSP的发送时钟（BCLKX）对应于SPI串行时钟（SCK），发送帧同步信号（BFSX）对应于SPI设能信号（SS）。接收时钟信号（BCLKR）和接收帧同步信号（BFSR）没有用，在内部他们已经分别与BCLKX相连。SPISlaveMcBSPBCLKXBDXBDRBFSKSCKMOSIMISOSS图5.19McBSP作为主设备的SPI接口当McBSP配置为主设备时，如图5.19。发送输出信号BDX作为从设备SPI的MOSI信号，接收输入信号BDR作为接收从设备MISO信号。McBSP通过提供串行时钟来控制传输，BCLKX只在包传输器件有效，当不进行包传输时，它保持无效。BCLKX此时应设为输出，BCLKR在内部与其相连。McBSP的BFSX引脚为从设备提供一个使能信号SS，此时BFSX设置为输出，在每个包发送时，产生一个帧信号。此时，数据延时参数必须设为1。本系统中，选择C5409的BCLKX0作为时钟发送引脚，BDX0串行数据发送信号引脚，BDR0作为串行数据接收信号引脚，BFSX0作为发送帧同步信号引脚；而MAX1246作为SPI Slave，提供SCLK作为串行时钟输入信号引脚，DIN作为串行数据接收引脚，DOUT作为串行数据发送信号引脚，作为片选信号引脚。MAX1246与DSP的连接及其外部电路图如图5.20所示。图5.20C5409与MAX1246连接电路MAX1246向C5409传输数据的工作原理是：每次A/D转换时，由C5409的时钟发送引脚BLCKX0在MAX1246的SCLK脚输入分频后的串行时钟1MHz（MAX1246要求2MHz），并通过串行数据发送信号引脚BDX0输入一个8位命令字来启动，有这个命令字选择通道、单级采样和内部时钟方式。因为本系统要求为三通道数据采集，BDX0会在第一通道数据采集完毕后，紧跟着发送第二通道和第三通道的8位命令字，例如命令字10011110B表示为0通道、单级输入、内部装换时钟。即在一个采样周期中完成三通道数据的采集。地震动信号的频率较低，我们设定采样周期为2ms，即500Hz。采样率是通过设置定时中断时间实现的。分频后的时钟信号可以在C5409的寄存器SRGR1和SRGR2中设置，基本的时钟信号是来自CPU的时钟。串行时钟的周期为1，采样周期有2000个时钟周期组成，一次三通道的数据采集可以在前70个时钟周期内完成。在如此高的时钟周期下，我们就可以认为三通道的数据是同时采样的。下面简要介绍一下C5409定时器的设置。C5409含有一个预定标的片内定时器。这种定时器是一个倒数计数器，它可以被特定的状态为实现停止、重启动、重设置或禁止。定时器在复位后处于运行状态，为了降低功耗可以禁止定时器工作。定时器由主计数器TIM，定时周期寄存器PRD，定时控制寄存器TCR（包括预标定分频系数TDDR，预标定计数器PSC，控制位TRB和TSS等）及相应的逻辑控制电路组成。图5.21为定时器组成框图图5.21定时器组成框图定时器对CLKOUT信号计数，现将PSC（TCR中的D6D9位）减1，直到PSC减为0；然后把TDDR（TRC中的低4位）重新装入PSC，同时将TIM减1，直到TIM减为0。这是CPU发出TINT中断，同时在TOUT引脚输出一个脉冲信号，脉冲宽度与CLKOUT一致。然后将PRD重新装入TIM，重复下去直到系统或定时器复位。定时器由TIM，PRD，TCR三个寄存器组成。定时器的周期计算公式为，TINT的周期CLKOUT(TDDR1)(PRD+1)定时器初始化步骤如下：（1） TCR的TSS位置1，以停止定时器；（2） 装载PRD；（3） 初始化TCR中的TDDR，且对TCR中的TSS置0，对TRB置1来重装载定时器周期。定时控制寄存器（TCR），为一个映射到片内的16位寄存器，它的位描述如图5.21保留 soft free PSC TRB TSS TDDR1512 11 10 96 5 4 30图5.22定时控制状态寄存器第1512位：保留位，通常情况下读成0。第1110位：free和soft为软件调试组合控制位，用于控制调试程序断电操作情况下的定时器工作状态。第96位：CLKOUT的