帶你了解TI的DSP入門(mén)芯片TMS320F28335

　　XINTF是TMS320F28335所提供的一個(gè)非復(fù)用異步總線，用來(lái)完成外部異步器件的擴(kuò)展。XINTF可以映射外設(shè)到3個(gè)固定的內(nèi)存映射區(qū)域，當(dāng)外部資源掛接到某個(gè)區(qū)域時(shí)，則需要通過(guò)XINTF的一個(gè)片選信號(hào)來(lái)進(jìn)行外部資源的選定。

　　CY7C1011CV33-12ZSXE是一個(gè)CMOS的靜態(tài)RAM存儲(chǔ)器，其容量大小為64 kB，16位數(shù)據(jù)寬度。圖2是外圍SRAM擴(kuò)展電路連接圖。

　　如圖2所示，本系統(tǒng)選用ZONE7區(qū)域作為RAM的外圍擴(kuò)展。DSC通過(guò)其XZCS7管腳向片外SRAM發(fā)送片選信號(hào)。WE信號(hào)用來(lái)控制DSC對(duì)片外SRAM的讀寫(xiě)，當(dāng)DSC的XWEo管腳為低電平，則DSC對(duì)片外RAM進(jìn)行讀寫(xiě)操作；XWEo為高電平，同時(shí)DSC的XRD管腳為低電平，則為讀操作。

　　1．3．2 EEPROM擴(kuò)展

　　考慮到系統(tǒng)在加電后，需要對(duì)一些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行一些初始化，而這些初始化的數(shù)據(jù)在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)又需要不斷改變。因此，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)加以保存，以至于設(shè)備斷電后數(shù)據(jù)依舊存在。本系統(tǒng)利用TMS320F28335的SPI接口外擴(kuò)了一個(gè)EEPROM保存設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)時(shí)獲取的初始化數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)選用Atmel公司的AT25160集成芯片。該芯片的容量為2 kB，其寬度為8位數(shù)據(jù)寬度。模塊電路如圖3所示。

　　如圖3所示，DSC通過(guò)SPISTEA管腳發(fā)送片選信號(hào)選中EEPROM，通過(guò)SPICLKA管腳發(fā)送SPI傳輸時(shí)鐘，而數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀出則分別通過(guò)SPIS-IMOA和SPISOMIA管腳完成。EEPROM中的HOLD管腳用來(lái)暫停與主設(shè)備間串行數(shù)據(jù)傳輸，WP管腳則用來(lái)進(jìn)行對(duì)EEPROM的寫(xiě)保護(hù)，如果其為低電平，則主機(jī)無(wú)法向其寫(xiě)人數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對(duì)兩管腳輸入高電平，保證EEPROM在讀寫(xiě)操作過(guò)程中一直可以進(jìn)行而不被中斷。

　　1．3．3 SCI上位機(jī)通信接口

　　為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)同DSC異步的通信和數(shù)據(jù)傳輸，本系統(tǒng)利用TMS320F28335所提供的SCI接口來(lái)完成所需要求。SCI是一個(gè)2線的異步串行端口，即常說(shuō)的UART。其數(shù)據(jù)的收發(fā)支持全雙工通信，內(nèi)部收發(fā)均有一個(gè)16級(jí)的FIFO來(lái)緩存數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)可靠，SCI提供奇偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)溢出檢測(cè)等操作。SCI接口輸出信號(hào)的電平是LV—TTL電氣標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)RS232收發(fā)轉(zhuǎn)換器加以驅(qū)動(dòng)，獲得RS232電氣標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，以便上位機(jī)接收。

　1．4 模擬電路設(shè)計(jì)

　　模擬部分電路主要是以ADC為中心的應(yīng)用電路。其主要實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的處理，采集等工作。其中核心部分為AD轉(zhuǎn)換。

　　AD轉(zhuǎn)換部分，主要是通過(guò)數(shù)字采樣來(lái)完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變。本系統(tǒng)選用的ADC芯片是美國(guó)模擬電氣公司的AD7656。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7656是高集成度、6通道6 bit逐次逼近（SAR）型ADC，內(nèi)含1個(gè)2．5 V基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)緩沖器。該器件的功耗比最接近的同類雙極性ADC降低了60％。AD7656在每通道250kb·s-1采樣速率下的精度是同類產(chǎn)品的兩倍。可以由引腳和軟件選擇模擬電壓范圍：10 V或5 V；模擬電源電壓范圍為4．75～5．25 V，因而大范圍的工作電壓使其無(wú)需電平轉(zhuǎn)換等其他措施便可以直接與DSC相連；提供有并行和串行接口?？梢怨ぷ髟?40～85℃。標(biāo)準(zhǔn)模式5 V供電，250 kb·s-1時(shí)的功耗為140 mW，待機(jī)時(shí)僅為100μW?；趇COMS技術(shù)制造的AD7656可以滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ψ直媛省⒍嗤ǖ?、轉(zhuǎn)換速率和功耗等方面的較高要求。

　　AD7656支持和DSC的并口、串口數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)SER／PAR SEL管腳的高低電平的選擇，來(lái)控制采樣后數(shù)字信號(hào)的傳輸方式。當(dāng)其為高電平，則使用串行傳輸方式，反之則使用并行傳輸方式。本系統(tǒng)選用并行傳輸方式。在具體的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，每片AD7656內(nèi)部的6條采樣通路可以分為A、B、C共3組，其中每組通路包含2路通路。3組通路可以同時(shí)采樣，也可以單獨(dú)采樣，而每組內(nèi)的兩條通路同時(shí)采樣。管腳CONVSTA，CONVSTB，CONVSTC分別用來(lái)對(duì)A、B、C采樣通路進(jìn)行控制。當(dāng)一個(gè)上升沿電平到達(dá)任一管腳，則該管腳對(duì)應(yīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換的2路通路被啟動(dòng)，開(kāi)始完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)把三管腳連接，3組采樣通路，即所有的6條采樣通路同時(shí)采樣。系統(tǒng)選用3組通路同時(shí)采樣。

　　當(dāng)DSC連接有多片ADC時(shí)，則需要通過(guò)CS片選管腳來(lái)進(jìn)行ADC的選擇。當(dāng)采樣開(kāi)始，BUSY管腳將從低電平變?yōu)楦唠娖?，在整個(gè)采樣的過(guò)程中，BUSY一直保持高電平，當(dāng)采樣結(jié)束，BUSY則從高電平變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)DSC就可以開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)則利用該管腳作為DSC外部中斷源的輸入管腳。當(dāng)BUSY上電平由高變低，則通知DSC產(chǎn)生中斷，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。

　　本系統(tǒng)選用2片AD7656完成12路數(shù)據(jù)采樣，通過(guò)DSC的XINTF ZONE6把ADC設(shè)備映射到DSC上，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)地址譯碼和邏輯控制實(shí)現(xiàn)2片ADC同DSC的連接。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　圖4中左下角為邏輯部分，通過(guò)DSC的地址線BA17和BA18完成對(duì)ADC的選擇?？梢缘玫紸DC0和ADC1在DSC中的地址映射為0x180000和0x1400 00。而外部輸入40 kHz的時(shí)鐘，作為ADC的采樣頻率。兩個(gè)ADC對(duì)應(yīng)DSC的同一個(gè)中斷，當(dāng)任意一片ADC采樣完畢，都會(huì)引起DSC的中斷，從而進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)的讀取。

　　2.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　如前所述，整個(gè)信號(hào)處理板一共有12路模擬信號(hào)通路，通過(guò)傳感器接收到12路模擬信號(hào)。2片AD7656把12路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給TMS320F28335，在TMS320F28335中對(duì)這些采集到的數(shù)據(jù)做相應(yīng)處理后通過(guò)SCI傳送給上位機(jī)。同時(shí)對(duì)有必要保存的數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口保存到EEPROM中。整個(gè)采集、通信過(guò)程由上位機(jī)發(fā)送相關(guān)的命令來(lái)加以控制。程序的流程如圖5所示。

　　在主函數(shù)中，程序首先完成相應(yīng)模塊的初始化，設(shè)定好CPU運(yùn)行的時(shí)鐘，選定好各個(gè)模塊的工作模式，然后讀取EEPROM中的設(shè)備初始化數(shù)據(jù)，后進(jìn)行入等待狀態(tài)。此時(shí)CPU等待ADC采樣的數(shù)據(jù)，當(dāng)ADC采樣過(guò)程結(jié)束，則進(jìn)入ADC中斷響應(yīng)函數(shù)，在此函數(shù)中，主要完成數(shù)據(jù)的讀取，對(duì)于小信號(hào)，通過(guò)程控放大器放大其幅值，然后存儲(chǔ)到自定義的緩存區(qū)中。兩個(gè)串口工作方式均由上位機(jī)發(fā)送命令，從而觸發(fā)SCI的串口收中斷服務(wù)函數(shù)。然后在中斷服務(wù)函數(shù)中完成對(duì)應(yīng)命令要求。系統(tǒng)選用串口1完成采集數(shù)據(jù)向上位機(jī)的傳輸，串口0完成向EEPROM發(fā)送需保存的數(shù)據(jù)和一些相關(guān)操作。而SCI0和SCI1分別對(duì)應(yīng)DSC外設(shè)中斷的INT9．1和INT9．3，外部中斷XINT1對(duì)應(yīng)INT1．4。程序設(shè)置兩個(gè)串口的傳輸速率均為38．4 kb·s-1。

　　在設(shè)備工作時(shí)，由于SCI1的中斷源是上位機(jī)的命令發(fā)送，系統(tǒng)規(guī)定上位機(jī)每20ms發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)接受命令，因此SCI1的中斷響應(yīng)周期為td= 20 ms。而由于采樣率為40 kHz，因此ADC的中斷服務(wù)函數(shù)響應(yīng)周期為0．025 ms。系統(tǒng)規(guī)定采集一組數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)為50，那么采集一組數(shù)據(jù)的時(shí)間即為tc=1．25 ms，所以在一次SCI1中斷過(guò)程中，ADC會(huì)采集16組數(shù)據(jù)?？紤]到串口傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?8．4kb·s-1，因此傳送一個(gè)16位的數(shù)據(jù)時(shí)間為tt=0．417 ms。而一組數(shù)據(jù)采集時(shí)間加上串口數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間為tc+tt=1．667 ms《　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　所設(shè)計(jì)的信號(hào)處理板以TMS320F28335為核心處理器，利用AD7656完成模擬信號(hào)采樣的功能硬件平臺(tái)。TMS320F28335片內(nèi)集成了豐富的外圍資源，通過(guò)驅(qū)動(dòng)軟件的配置和硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以方便、高效地完成大量數(shù)字信號(hào)的處理和運(yùn)算。AD7656的6路模擬信號(hào)采集和16位高精度的模擬信號(hào)采樣，較好地完成了模擬信號(hào)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，減少了模擬信號(hào)采樣的失真。實(shí)驗(yàn)證明，信號(hào)處理板所采集到的數(shù)字信號(hào)的誤差值約為1．37 mV，可達(dá)14位的采樣精度。