摘要：為提高信號采集系統采樣速度，增強系統可靠性，降低系統功耗，設計了一種基于TMS320VC5410和TLVl571的高速信號采 集系統。通過TLV1571對模擬信號進行采樣，然后經．A／D轉換后變換為數字信號，DSP通過定時中斷每隔一段時間就讀取一次采樣數據并對數據進行處 理。然后介紹這個系統的硬件電路各主要器件選擇的原因、連接方法，實現方法及系統調試過程中應該注意的事項。實驗結果表明這個系統完全能夠滿足采樣速度在 1．25 Mb／s信號的采集處理工作。在1．25 Mb／s的采樣速度及10位采樣精度條件下可以同時實現8路模擬信號的采樣工作。
關鍵詞：TMS320VC5410；TLVl571；控制寄存器；自測
在應用DSP進行數字信號處理時，通常都要用采樣電路對模擬信號進行采樣，然后進行A／D轉換器轉換成數字信號再進行數據處理。這里給出一種由TLVl571與TMS320VC5410組成的信號采集系統。
1 TLVl571簡介
在DSP的外圍電路中，A／D轉換器比較重要。基于不同的應用，可選擇不同性能指標和價位的芯片。一般的A／D轉換器的選擇主要考慮：轉換精度、轉換時間、轉換器的價格。
這里選擇了TI公司專門為DSP配套的一種10位的并行A／D轉換器TLVl571，該器件給定的CLK頻率達到的等效最大采樣頻率為(1／16)fCLK。
1．1 TLVl571的內部結構及引腳定義
TLVl57l的內部結構及引腳功能定義如圖l及表l所示。
TLVl57l采用2．7～5．5 V的單電源工作，能接受0～3．3 V的模擬輸入電壓。此時以625 Kb／s的速度使輸入電壓數字化。在5 V電壓下，以最大1．25 Mb／s的速度使輸入電壓數字化。該A／D轉換器具有速度高，接口簡單以及功耗低等特點，成為需要模擬輸入的高速數字信號處理的理想選擇。
1．2 TLVl571的初始化
上電后，必須為低電平以開始I／O周期，INT／EOC最初為高電平。TLVl571要求兩個寫周期以配置兩個控制寄存器。從掉電狀態返回后的首次轉換可能無效，應當不予考慮。
1. 3 TLVl571的控制寄存器控制字的設置
TLV1571的控制寄存器格式如表2所示，它可以實現軟件配置，其兩個最高有效位D9和D8用于寄存器尋址，其余的8位用作控制數據位。在寫周期內所有 寄存器位同時寫入控制寄存器，用戶可配置兩個控制寄存器CR0和CR1，對于控制寄存器0(CR0)，A1：A0=00，其配置如表3所示；對于控制寄存 器1(CR1)，A1：A0=01，其配置如表4所示。
通過改變控制寄存器的控制字，可以選擇TLVl571的工作方式。通過配置CR0．D5可以選擇時鐘源，對于時鐘源的選擇，有內部時鐘和外部時鐘，它的內部具有10 MHz振蕩器。通過配置CR1．D6可以選擇內置振蕩器的工作速度，配置為(10±1)MHz或(20±2)MHz。輸出方式也有2種方式：二進制輸出和補碼輸出。
在單通道輸入方式下則CR0．D3=0，CR1．D7=O；采用軟件啟動方式則CR0．D7=1；采用內部時鐘源則CR0．D5=0；內部時鐘源振蕩頻率設置為20 MHz則CR1．D6=1；采用二進制輸出方式，則CR1．D3=0。所以最終得到的控制寄存器控制字為：CR0=00COH，CR1=0140H。在單通道軟件啟動時．最初由
的上升沿啟動采樣，在的上升沿發生采樣：在采樣開始后的6個時鐘周期后開始轉換，INT方式時，每次轉換后產生一個
脈沖；EOC方式時，轉換開始，EOC由高電平變至低電平，轉換結束后換回高電平。
1．4 TLV1571的自測
TLVl571提供了3種自測方式。當采用這些自測方式的時候，不用提供外部信號便可檢查A／D轉換器本身工作是否正常。通過寫CR1(D1、DO)來控 制這3種自測方式，具體方法如表5所示。另外當CR1．D2=1，CR1(D1、DO)=0時，此時回輸出寫入CR0控制寄存器的控制字；當CR1．D- 2=1，CR1(D1、DO)=1時，此時回輸出寫入CR1控制寄存器的控制字，也可以用來測試和檢驗控制字是否正確寫入控制寄存器及A／D轉換器是否正 常工作。
2 的接口連接及調試
2．1 TLVl571與TMS320VC5410的接口
TLV157l與TMS320VC5410的接口連接很簡單，如圖2所示。這個系統中沒有采用硬件啟動采樣控制的方法，而是采用了軟件啟動的控制方法。時 鐘信號也是采用A／D轉換器的內部時鐘。如果需要外部時鐘輸入，可以由DSP提供一個精確而且可以根據需要控制變化的時鐘信號。本設計采用查詢方法來讀取 轉換后的數據。另外在設計電路時要注意，當供電電壓為3 V時，TLVl571提供的采樣速度是625 ks／s，此時它的功耗為12 mW；當供電電壓為5 V時，它提供的采樣速度是1．25 Ms／s，功耗為35 mW。
2．2 系統的調試
在調試這個系統時，由于DSP外部的I／O空間的調試，基本上只涉及如何選通該空間，如何從外部空間取數據或讀數據，如何和外部空間建立 握手信號，但是要注意的是DSP與外圍器件時序上的配合。特別是對于數據線信號的讀取，當系統中有多個器件共享DSP數據線的時候，一定要處理好各個器件 的時序配合。使處于非工作狀態的器件的數據線處于高阻狀態，以免影響正常工作的器件的數據讀寫。在對TLV-l57l調試過程中需要注意以下問題：1)必 須將TLVl571的2個狀態字正確地寫入到A／D，可以在寫入后讀一次數據來確認寫入數據的正確性，也可以采用循環寫入方式利用示波器觀察寫入的兩個脈 沖信號，另外也可以用讀出寫入CRO、CR1控制寄存器控制字的方法來判斷控制字是否正確寫入了TLVl571的控制寄存器內，也可以判斷器件是否正常工 作；2)TMS320VC5410的讀寫信號只有一根地址線，所以需利用XF引腳控制TLVl57l的讀信號，且必須在DSP每次讀入數據后，用軟件控制 XF引腳輸出信號到TLVl57l，否則A／D將不再采樣。另外如果采用DSP定時中斷來讀取數據的時候，在設置定時中斷時，中斷間隔只要大于 TLVl571工作頻率所需采樣周期數，可以不用查詢的方法來讀取EOC信號，而是直接讀取采樣數據，然后控制XF輸出信號使它進行下一次采樣工 作；3)TLVl571不能采樣負的電壓信號，如果必須采樣負的電壓信號，可以人為引入一個直流信號，將負電壓抬高到正電壓，而DSP要在采樣信號中減去 引入的直流信號；4)為了驗證采樣信號是否正確，可以在CCS下畫出所采樣數據的時域圖或頻域圖。
3 結束語
實驗證明該系統可以滿足一般高速實時信號的采樣和處理工作，驗證了在單通道下該系統可以達到最高1．25 Ms／s的采樣速度，而且通過調整DSP定時中斷時間可以方便的獲得在該系統最大采樣頻率(1．25 Mb／s)以下的各種采樣速度，可以靈活的滿足多種應用。另外這個系統支持最多8路的高速實時數據信號采集，通過配置正確的A／D轉換器控制字CRO、CR1就可以方便的調整輸入信號的數量，而硬件電路不
用改變。在實際的實驗中，將這個系統制作成了一個最小系統，通過修改加入所需要的器件，可以將這個系統制作成各種需要專用的數據采集系統。