本文為大家介紹由TMS320F2812和ADS8365構成的多路數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)設計。

TMS320F2812介紹

TMS320F2812是一款TI高性能TMS320C28x系列32位定點DSP處理器，TL2812-EVM是基于TI TMS320F2812而研發(fā)的一款高性能DSP開發(fā)板，采用核心板+底板方式，尺寸為185mm*135mm，底板采用沉金無鉛工藝的兩層板設計，它為用戶提供了SOM-TL2812核心板的測試平臺，用于快速評估核心板的整體性能。

TI主推高性能 TMS320C28x系列TMS320F2812 32位定點微控制單元（MCU），主頻高達150MHz；具備I2C、SPI、CAN、PWM等總線接口，適用于各種控制類工業(yè)設備；體積小、性能強、便攜性高，同時適用于多種手持設備；符合高低溫、振動測試，滿足工業(yè)環(huán)境應用。

ADS8365介紹

ADS8365是一種高速、低功耗、6通道同步采樣與轉換、單+5V供電的模數(shù)轉換芯片。轉換最大采樣吞吐率可達5MHz，并帶有80dB共模抑制的全插分輸入通道以及6個差分采樣保持放大器。引腳內(nèi)部還帶有2.5V基準電壓和高速并行接口。

同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設計

TMS320F2812和ADS8365的接口設計

ADS8365的數(shù)據(jù)讀出可采用直接地址讀方式、FIFO讀方式、循環(huán)讀方式，因此與TMS320F2812的接口至少有3種互連方案。本采集系統(tǒng)選擇直接地址讀方式，由XA［2:0］作為變換結果寄存器低位地址，當ADS8365的CS引腳為高電平時，其數(shù)據(jù)總線處于高阻狀態(tài)，當CS引腳置低電平時并口數(shù)據(jù)總線上輸出當前數(shù)據(jù)。具體的連接電路如圖1所示。

ADS8365可使用單獨的外部晶振，或使用TMS320F2812I/O口模擬晶振，本系統(tǒng)使用TMS320F2812EVA的T1PWM來產(chǎn)生ADS8365的CLK時鐘輸入信號。為了實現(xiàn)六個通道的同步采樣，把TMS320F2812的GPIOB14引腳與ADS8365的HOLDA、HOLDB、HOLDC信號相連，控制3個ADC采樣/保持模塊的同步。EOC連接到TMS320F2812的XINT1。

若要構成12/24等多通道數(shù)據(jù)采集，可以利用TMS320F2812的低位地址線進行ADS8365的CS擴展，其余信號如CLK和HOLDX可以與上述控制信號線接在一起。在本系統(tǒng)中，由傳感器輸出的電壓信號范圍是±5V，而ADS8365芯片的模擬輸入端能接收的信號范圍是±2.5V，因此在ADS8365前端用功率運放電路實現(xiàn)信號的調理，本文采用OPA227芯片來實現(xiàn)。原理圖如圖2所示。

圖2雙極性信號輸入電平轉換電路原理圖OPA227是TI公司生產(chǎn)的高精度、低噪聲運算放大器，具有8MHz的帶寬，開環(huán)增益可達160dB，偏置電壓75μV，可應用于信號采集和通信設備中。圖2中下面的OPA227是跟隨電路，用來提供2.5V的參考電壓;上面的OPA227用來實現(xiàn)電平信號的運算。在實際應用中還應在輸入端加一個OPA227用來提高輸入阻抗，增強系統(tǒng)的抗干擾能力。圖中R1、R2分別選擇2k和10k溫漂較小的精密電阻。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設計

TMS320F2812芯片提供了良好的C語言開發(fā)環(huán)境，使用C語言縮短了開發(fā)周期，降低了編程的復雜性。下面先給出程序流程圖，由流程圖可以看出程序的執(zhí)行順序：首先，上電后由硬件復位ADS8365，初始化TMS320F2812，設置相應的系統(tǒng)主頻及與采樣有關的高速外設時鐘頻率;然后配置TMS320F2812與AD轉換芯片工作用到的事件管理器的Gpio口;最后初始化中斷向量表，將Adc_isr（）采集中斷服務程序的入口地址放在對應EOC輸入引腳XINT的向量地址處，并且配置成由低電平觸發(fā)進入中斷，最后使能系統(tǒng)中斷，等待EOC中斷信號的到來。

觸發(fā)ADS8365的復位引腳，可以確保讀指針指向第一個數(shù)據(jù)位置。作為TMS320F2812初始化的一部分，由TMS320F2812的GPIOF1引腳提供復位信號給ADS8365的引腳RESET，當系統(tǒng)時鐘穩(wěn)定后RESET被觸發(fā)為低電平，從而確保了從ADC輸出的數(shù)據(jù)對應于通道A0、A1、B0、B1、C0、C1的排列。下面為ADS8365的復位參考程序：

void ResetADS8365（void）{

GpioDataRegs.GPFCLEAR.all=0x0001;

asm（“RPT#200||NOP”）;

GpioDataRegs.GPFSET.all=0x0001;}

3.2TMS320F2812的初始化

TMS320F2812的初始化包括系統(tǒng)的初始化、GPIO的初始化和外設中斷的初始化，分別敘述如下：

（1）TMS320F2812系統(tǒng)的初始化包括看門狗的配置、系統(tǒng)及外設時鐘的配置、片內(nèi)RAM使用的配置等。

（2）GPIO的初始化，為了方便與ADS8365通信，TMS320F2812把GPIOA、GPIOB和GPIOF的部分引腳配置成通用輸入輸出口。其中包括由EOC引腳觸發(fā)的外部中斷引腳和ADS8365需要的轉換時鐘引腳等。參考程序如下：void InitGpio（void）

{

EALLOW;

GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0x0003;

GpioMuxRegs.GPADIR.all=0xFFFF;

GpioMuxRegs.GPEMUX.all=0x0003;

GpioMuxRegs.GPEDIR.all=0x0003;

GpioMuxRegs.GPEQUAL.all=0x0000;

GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x0000;

GpioMuxRegs.GPFDIR.all=0x0005;

EDIS;

}

（3）外設和中斷的初始化，配置可屏蔽及不可屏蔽中斷，使系統(tǒng)的中斷可以找到有效的地址。3.3信號采樣程序在上述配置結束后，啟動T1PWM輸出信號給ADS8365的CLK引腳，在確認ADS8365芯片準備好的情況下啟動采樣信號，程序如下：

void ToggleHOLDx（int channel）

{

GpioDataRegs.GPACLEAR.all=channel;asm（“RPT#25||NOP”）;

GpioDataRegs.GPASET.all=channel;

}

在執(zhí)行完上述程序后，ADS8365的6路通道同時開始采樣，在完成采樣后將EOC引腳置低，觸發(fā)TMS320F2812的外部中斷程序，在中斷程序中依次讀取ADS8365的6個采樣信號存儲寄存器，并保存到預先指定的位置，等待主程序處理。該段程序如下：

void read_ADD（）

{

CHA0_Data［idx］=*ptrCHA0;

CHA1_Data［idx］=*ptrCHA1;

CHB0_Data［idx］=*ptrCHB0;

CHB1_Data［idx］=*ptrCHB1;

CHC0_Data［idx］=*ptrCHC0;

開始系統(tǒng)、GPIO、ADS8365、XINT1初始化ADC_READY中斷使能、T1PWM輸出進入主循環(huán)，啟動采樣、等待中斷結束CHC1_Data［idx］=*ptrCHC1;}4實驗結果及波形在ADS8365采樣、轉換結束后，該芯片的EOC引腳置低，同時使F2812的XINT引腳置低，這樣進入中斷處理程序，F(xiàn)2812發(fā)出指令依次從ADS8365的6個寄存器里讀取數(shù)據(jù)。從圖5我們可以清楚看到，從觸發(fā)ADS8365開始采樣到F2812讀取數(shù)據(jù)的完整過程。設計。解決了“無刷雙饋電機控制系統(tǒng)”課題中有關物理量同步采樣的關鍵問題。同時該設計方案在電機控制、多軸定位系統(tǒng)、多通道數(shù)據(jù)采集等場合有著廣泛的應用，能滿足高速交變電壓信號采集的高精度和高實時性要求。