A／D转换芯片TLV1544及其与DSP TMS320VC5402的接口设计

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    摘　要：介绍了TI公司的A／D（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；A／D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A／D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A／D转换芯片TLV1544。

1　TLV1544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A／D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。
1．1　TLV1544的引脚介绍
　　TLV1544的引脚功能如表1所示，封装图如图1所示。
1．2　TLV1544的主要特性
　　 （1）宽范围的单电源供电，VCC可为2．7～5．5 V， 而模拟输入电压范围即为0～VCC。可以编程控制使芯片工作于掉电方式下，此时电流为1μA。
　　（2）芯片内部有着较高的转换速率，转换时间小于10μs。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（

）、一个输入输出时钟信号（I/OCLK）、数据输入（DATA　IN）和串行数据输出（DATA　OUT）。
　　（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A／D转换结束时，转换结束引脚（EOC）变为高电平来表明转换完成。

2　TLV1544与TMS320VC5402的接口设计
2．1　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。
2．2　工作时序
　　TLV1544与TMS320VC5402通过串行口连接，此时，A／D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），DATA　IN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，I／OCLK和DATAIN能使DATA OUT不再处于高阻状态。DSP通过I／OCLK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。I／OCLK接收DSP送出的输入序列长度为10～16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I／O时钟序列后停止。第10个时钟沿（确切的I／O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。
2．3　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A／D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DSP接口的初始化子程序及外部中断处理程序。
DSP初始化程序如下：
　　void init＿mcbsp（）






　　
3　结　语
　　本文以TMS32VC5402为例，介绍了TLV1544芯片及其与DSP（数字信号处理芯片）接口的软硬件设计，并通过实际设计，实现了模／数转换及转换结果的接收。
　
　
参考文献
[1]  Low-Voltage 10 Bit Analog-To-Digital converters with serial control and 4/8analog inputs TLV1544/8[S]．Texas Instruments， 1999．
[2]  TMS320VC5402 Fixed-Point digital signal processor［S］．Texas Instruments，2000．
[3] TMS320C54x DSPreference set vol．5（Enhanced Peripherals)［S］．Texas　Instruments，1999．
         
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