基于ADS8365的多路数据采集存储系统设计

jf_f8pIz0xS 2017-12-20 4701

数字信号采集

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描述

本文为大家介绍由TMS320F2812和ADS8365构成的多路数据采集存储系统设计。

TMS320F2812介绍

TMS320F2812是一款TI高性能TMS320C28x系列32位定点DSP处理器，TL2812-EVM是基于TI TMS320F2812而研发的一款高性能DSP开发板，采用核心板+底板方式，尺寸为185mm*135mm，底板采用沉金无铅工艺的两层板设计，它为用户提供了SOM-TL2812核心板的测试平台，用于快速评估核心板的整体性能。

TI主推高性能 TMS320C28x系列TMS320F2812 32位定点微控制单元（MCU），主频高达150MHz；具备I2C、SPI、CAN、PWM等总线接口，适用于各种控制类工业设备；体积小、性能强、便携性高，同时适用于多种手持设备；符合高低温、振动测试，满足工业环境应用。

ADS8365介绍

ADS8365是一种高速、低功耗、6通道同步采样与转换、单+5V供电的模数转换芯片。转换最大采样吞吐率可达5MHz，并带有80dB共模抑制的全插分输入通道以及6个差分采样保持放大器。引脚内部还带有2.5V基准电压和高速并行接口。

同步数据采集系统硬件设计

TMS320F2812和ADS8365的接口设计

ADS8365的数据读出可采用直接地址读方式、FIFO读方式、循环读方式，因此与TMS320F2812的接口至少有3种互连方案。本采集系统选择直接地址读方式，由XA［2:0］作为变换结果寄存器低位地址，当ADS8365的CS引脚为高电平时，其数据总线处于高阻状态，当CS引脚置低电平时并口数据总线上输出当前数据。具体的连接电路如图1所示。

ads8365

ADS8365可使用单独的外部晶振，或使用TMS320F2812I/O口模拟晶振，本系统使用TMS320F2812EVA的T1PWM来产生ADS8365的CLK时钟输入信号。为了实现六个通道的同步采样，把TMS320F2812的GPIOB14引脚与ADS8365的HOLDA、HOLDB、HOLDC信号相连，控制3个ADC采样/保持模块的同步。EOC连接到TMS320F2812的XINT1。

若要构成12/24等多通道数据采集，可以利用TMS320F2812的低位地址线进行ADS8365的CS扩展，其余信号如CLK和HOLDX可以与上述控制信号线接在一起。在本系统中，由传感器输出的电压信号范围是±5V，而ADS8365芯片的模拟输入端能接收的信号范围是±2.5V，因此在ADS8365前端用功率运放电路实现信号的调理，本文采用OPA227芯片来实现。原理图如图2所示。

ads8365

图2双极性信号输入电平转换电路原理图OPA227是TI公司生产的高精度、低噪声运算放大器，具有8MHz的带宽，开环增益可达160dB，偏置电压75μV，可应用于信号采集和通信设备中。图2中下面的OPA227是跟随电路，用来提供2.5V的参考电压;上面的OPA227用来实现电平信号的运算。在实际应用中还应在输入端加一个OPA227用来提高输入阻抗，增强系统的抗干扰能力。图中R1、R2分别选择2k和10k温漂较小的精密电阻。

数据采集系统软件设计

TMS320F2812芯片提供了良好的C语言开发环境，使用C语言缩短了开发周期，降低了编程的复杂性。下面先给出程序流程图，由流程图可以看出程序的执行顺序：首先，上电后由硬件复位ADS8365，初始化TMS320F2812，设置相应的系统主频及与采样有关的高速外设时钟频率;然后配置TMS320F2812与AD转换芯片工作用到的事件管理器的Gpio口;最后初始化中断向量表，将Adc_isr（）采集中断服务程序的入口地址放在对应EOC输入引脚XINT的向量地址处，并且配置成由低电平触发进入中断，最后使能系统中断，等待EOC中断信号的到来。

ads8365

触发ADS8365的复位引脚，可以确保读指针指向第一个数据位置。作为TMS320F2812初始化的一部分，由TMS320F2812的GPIOF1引脚提供复位信号给ADS8365的引脚RESET，当系统时钟稳定后RESET被触发为低电平，从而确保了从ADC输出的数据对应于通道A0、A1、B0、B1、C0、C1的排列。下面为ADS8365的复位参考程序：

void ResetADS8365（void）{

GpioDataRegs.GPFCLEAR.all=0x0001;

asm（“RPT#200||NOP”）;

GpioDataRegs.GPFSET.all=0x0001;}

3.2TMS320F2812的初始化

TMS320F2812的初始化包括系统的初始化、GPIO的初始化和外设中断的初始化，分别叙述如下：

（1）TMS320F2812系统的初始化包括看门狗的配置、系统及外设时钟的配置、片内RAM使用的配置等。

（2）GPIO的初始化，为了方便与ADS8365通信，TMS320F2812把GPIOA、GPIOB和GPIOF的部分引脚配置成通用输入输出口。其中包括由EOC引脚触发的外部中断引脚和ADS8365需要的转换时钟引脚等。参考程序如下：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）外设和中断的初始化，配置可屏蔽及不可屏蔽中断，使系统的中断可以找到有效的地址。3.3信号采样程序在上述配置结束后，启动T1PWM输出信号给ADS8365的CLK引脚，在确认ADS8365芯片准备好的情况下启动采样信号，程序如下：

void ToggleHOLDx（int channel）

{

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

GpioDataRegs.GPASET.all=channel;

}

在执行完上述程序后，ADS8365的6路通道同时开始采样，在完成采样后将EOC引脚置低，触发TMS320F2812的外部中断程序，在中断程序中依次读取ADS8365的6个采样信号存储寄存器，并保存到预先指定的位置，等待主程序处理。该段程序如下：

void read_ADD（）

{

CHA0_Data［idx］=*ptrCHA0;

CHA1_Data［idx］=*ptrCHA1;

CHB0_Data［idx］=*ptrCHB0;

CHB1_Data［idx］=*ptrCHB1;

CHC0_Data［idx］=*ptrCHC0;

开始系统、GPIO、ADS8365、XINT1初始化ADC_READY中断使能、T1PWM输出进入主循环，启动采样、等待中断结束CHC1_Data［idx］=*ptrCHC1;}4实验结果及波形在ADS8365采样、转换结束后，该芯片的EOC引脚置低，同时使F2812的XINT引脚置低，这样进入中断处理程序，F2812发出指令依次从ADS8365的6个寄存器里读取数据。从图5我们可以清楚看到，从触发ADS8365开始采样到F2812读取数据的完整过程。设计。解决了“无刷双馈电机控制系统”课题中有关物理量同步采样的关键问题。同时该设计方案在电机控制、多轴定位系统、多通道数据采集等场合有着广泛的应用，能满足高速交变电压信号采集的高精度和高实时性要求。

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