電力系統(tǒng)中多通道同步采樣AD7606與浮點DSP通信的設(shè)計與實現(xiàn)

1、電力系統(tǒng)中多通道同步采樣 ADC(AD7606與浮點DSP(ADSP-21479通信的設(shè)計與實現(xiàn)內(nèi)容1. 簡介 311 AD7606 簡介 31. 2 ADSP-21479簡介 42. AD7606 和 ADSP-21479 配置與連接 53. 時序分析 64. 測試結(jié)果和結(jié)論 74. 1 測試結(jié)果 74. 2 結(jié)論 105. DSP參考代碼106. 參考文獻 121 簡介1.1 AD7606 簡介AD7606是16位，8通道同步采樣模數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。AD7606完全滿足電力系統(tǒng)的要求， 具有靈活的數(shù)字濾波器、 2.5V 基準(zhǔn)電壓源、基準(zhǔn)電壓緩沖以及高速串行和并行接口。它采用 5V單電源供電，

2、可以處理±0V和i5V真雙極性輸入信號、同時所有通道均能以高達200kSPS 的吞吐率采樣。oWlKrtlfOVTRE* WELftCTjbvRvrn uiVlWrfVTGIMDU林¥KWKfCAPflo4" Oni/rfl14町町2口HM*<K LPF、ThH> AjaIrnHuP*vcc:-nm. n'i2EH2os«W4QNO3Mc(m-1O*D>F< L"CMTALFltTBI!PAKMtIXHKL牡IMTEWiCEtwofZTJitSoA匹和憎li,3dTSETfIMQ4嶺AD7606CONTROL!*

3、WF»FR1TEMTA圖1 AD7606的內(nèi)部原理框圖。3355<niTKA-.一* 苦-3SMAL0G 州FUTDECDUpowm sumCROUMQ .叫WTA OUTPUTBfrTJkL OtITiyTO 5*L 電PUTWixAGMO otaOft v0»3Sft wi.-errE seiPTV *G< COVST A COHrtT «HUT® !Ck<E5BU1YrqroiTjLMtAD7MIT0* ViEW*VtcRvemETGNDRO *(!* E* DVTAGMOREGCAP<*EEREQCVREF SELECT

4、an-BirrE01w<sdnrrm <3-33 l>1£93QtSDS3 HDz二|童_三ffs99IffsKB圖2 AD7606的管腳圖。? AVcc 模擬電源，4.75V5.25V? Vdrive邏輯部分電源? Vdd模擬輸入部分正電壓? Vss模擬輸入部分負電壓? DGND數(shù)字地? AGND模擬地1.2 ADSP-21479 簡介ADSP-21479是SIMD （單指令多數(shù)據(jù)）SHARC家族中的一員，它基于 65nm的最新工 藝，具有低成本，低功耗的的特點，是一顆集成有大容量片上 SRAM和ROM的32/40位浮點 DSP。ADSP-21479 是性能出色，

5、266MHZ/1596MFLOP :? 266 MHz/1596FLOPS SIMD SHARC 內(nèi)核，支持 32-bit 浮點、40-bit 浮點以及 16/32-bit 定點數(shù)據(jù)類型?支持多達5 Mb片內(nèi)SRAM?支持16位寬SDR、SDRAM存儲器接口?數(shù)字應(yīng)用接口 DAI，支持多達8個的高速同步串口（SPORT）及SPI串口? 2個精確時鐘發(fā)生器? 20線數(shù)字I/O端口? 3個定時器、UART、I2C兼容接口? ROM/JTAG安全模式?供應(yīng)196引腳CSP_BGA封裝與100引腳LQFP封裝產(chǎn)品，適合于工業(yè)客戶的要求?供應(yīng)商業(yè)級、工業(yè)級溫度與汽車級溫度等級產(chǎn)品CM白Car*罔甘盤 C

6、rdu Sirht»rnal itomory3me顯*圖3 ADSP-21479的內(nèi)部原理框圖。2 AD7606和ADSP-21479配置與連接AD7606芯片的供電采用單5V供電，見圖4所示:圖4。AD7606供電示意圖。AD7606采用硬件配置方式，具體配置如下：1）設(shè)置RANGE=0時，模擬輸入范圍是 芳Vref。2）設(shè)置/PAR /SER/BYTE SEL為高電平，選擇使用串行模式。3）CONVSTA, CONVSTB ,使用同源激勵。4）設(shè)置REF SELECT=0 ,使用外部參考電壓SHARC ADSP-21479 SRU 設(shè)置：SPORT0_SCLK 0 DAIP 1S

7、PORT0_FS 0 DAIP 4SPORT0_DA 0 DAIP 5FLAG4 0 DPI_PIN1FLAG5 0 DPI_PIN25所示:根據(jù)以上配置，ADSP-21479通過SPORT口與AD7606聯(lián)系的系統(tǒng)示意圖如圖Dout_A+JSPOETO_DABUSY .IRQ1 pSCLKqSPOETOJCLKCONVST 57w-ELAG4.,fCS ,FSPOKTO_FS ,RESET .FLAG5.AD7和什SHARC-2H7P*> ；圖5采用串行方式時，AD7606與ADSP-21479硬件連接示意圖3時序分析AD7606工作時序如圖6,通過DSP的FLAG信號驅(qū)動CONVST

8、 A/B信號啟動轉(zhuǎn)換過程，BUSY標(biāo)志著工作狀態(tài)，連接到 DSP的中斷輸入。BUSY為高時表示處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，轉(zhuǎn)換完 畢后高到低的下降沿引起 DSP中斷，DSP在響應(yīng)中斷通過SPORT0讀取8通道ADC轉(zhuǎn)換好的 數(shù)據(jù)。圖6 AD7606串行讀取數(shù)據(jù)時序6ADSP-21479 SPORT口的時序如圖7所示，在FS信號啟動后，數(shù)據(jù)隨著時鐘節(jié)拍被讀取 我們選擇SPORT數(shù)據(jù)寬度是32位，那么四次FS信號即可讀取八個通道的數(shù)據(jù)。&PORTX CLKLATEFRAMESYNCEARLYFRAMESYNCDATA4測試結(jié)果和結(jié)論DSP軟件設(shè)置50K的采樣信號，對8個通道的數(shù)據(jù)進行同時采樣。各模擬通道

9、輸入信號 分別為：通道5連接1KHz正弦波，其余通道接地。4.1測試結(jié)果1)利用 VDSP5.0+ 的 plot 窗口(VDSP->View->Debug Windows->Plot)觀察 5通道數(shù)據(jù),1. 通道5提取到1KHz正弦波;4.2結(jié)論這種連接方式只使用DSP的一個串行SPORT 口即可同時讀取8路ADC的數(shù)據(jù)。但由于 8路數(shù)據(jù)都通過一路數(shù)據(jù)輸出給 DSP，而AD7606支持的最高串行時鐘頻率有限，模數(shù)轉(zhuǎn)換還 要占用一部分采樣周期，因此串行輸出的連接下，AD7606不能工作在最高200KSPS采樣率下。根據(jù)AD7606數(shù)據(jù)手冊，AD7606的SCLK上限為23.5M

10、Hz。FLAG信號驅(qū)動CONVST A/B 信號，單路串行輸出八通道數(shù)據(jù)。不考慮轉(zhuǎn)換時間最高采樣率可達 23500000/ 16X8)=183.5kHz, 由于每個周期數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將消耗一定時間，所以實際無法達到此速度。假設(shè)采樣周期用Tcon vst表示，根據(jù)AD7606數(shù)據(jù)手冊，模數(shù)轉(zhuǎn)換時間為3.45us,所以Tconvst-3.45us代表采樣周期中 傳輸數(shù)據(jù)的時間。八通道總數(shù)據(jù)量為128個時鐘周期，所以(Tconvst-3)/128近似為每bit數(shù)據(jù)的時鐘周期。由于SCLK最大為23.5MHz，據(jù)此可以推算出此模式下最高采樣頻率：(Tco nv st(max)-3.45)/128 = 1/2

11、3.5Tconvst(max) 8.89us即最高采樣率為 1/ Tco nv st(max) = 112KSPS同理可知，若采用兩口同時輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，即啟動 2個SPORT分別讀取8個通道的數(shù)據(jù)， 實際最高采樣率能達到161K SPS。當(dāng)AD7606采用并行方式輸出到 DSP時，即可得到最高200KSPS采樣率。5 DSP參考代碼1.配置SRU/ This function will setup the SRU RegistersvoidI ni tSRU(void)/Generating Code for connecting : SPORT0_CLK to DAI_PIN1SRU (HI

12、GH, PBEN01_I);SRU (SPORT0_CLK_O, DAI_PB01_I);/Generating Code for connecting : SPORT0_FS to DAI_PIN4SRU (HIGH, PBEN04_I);SRU (SPORT0_FS_O, DAI_PB04_I);/Generating Code for connecting : DAI_PIN5 to SPORT0_DASRU (LOW, PBEN05_I);SRU (DAI_PB05_O, SPORT0_DA_I);/Generating Code for connecting : FLAG4 to D

13、PI_PIN1SRU (HIGH, DPI_PBEN01_I);SRU (FLAG4_O, DPI_PB01_I);/Generating Code for connecting : FLAG5 to DPI_PIN2SRU (HIGH, DPI_PBEN02_I);SRU (FLAG5_O, DPI_PB02_I);2. IRQ1 BUSY 中斷服務(wù)程序void AD7606_BUSY_IRQs(intsig_int)busy+;interrupt(SIG_SP0,Count_SPORT0_RX_IRQs);#ifdef DMA* (volatile int *)SPCTL0 =( SPEN

14、_A | SLEN32 | ICLK | IFS | LAFS | SDEN_A | FSR | DITFS| LFS );#endif#ifdef CORE* (volatile int *) SPCTL0 =( SLEN16 | ICLK | IFS | FSR | LAFS | LFS | DITFS); *(volatile int *) SPCTL0 |=SPEN_A ;#endif3. SPORT初始化程序voidinit_sport()* (volatile int *) SPCTL0 = 0;* (volatile int *) SPCTL1 = 0;* (volatile i

15、nt *) SPMCTL0 = 0;* (volatile int *) SPMCTL1 = 0;SPORT_DMA_setup:* (volatile int *) IISP0A =(int)rx_buf0a ;* (volatile int *) IMSP0A = 1;* (volatile int *) CSP0A = CHNUM;/configure the sport/* */* CLKDIV0=fCCLK(266 MHz)/4xFSCLK(17 MHz)-1 = 0x0005 */* FSDIV0=FSCLK(10 MHz)/TFS(2 MHz)-1 = 31 = 0x001F */13m hz 1m 0x00080003;/* Configure SPORT0 as a reciever (Rx) */* (volatile int *) DIV0 = 0x001F0005;4. SPORT 中斷程序void Count_SPORT0_RX_IRQs(intsig_int)SP0I_counter+;#ifdef CORErx_buf0a(SP0I_counter-1)*CHNUM=(short)(*pRXSP0A);#endif* (volatile int *) SPCTL0 =0;finished=1;#ifde