TMS320F206与串行ADC TLC2543接口的实现 天津大学精密仪器与光电子工程学院叶文宇谌雅琴李刚 摘要以TMS320F206与TLC2543的接口为例，介绍一种DSP与串行ADC的接口方法。文中利用DSP外部通用输出引脚模拟时钟源，较好地实现了DSP的同步串行口（SSP）与串行ADC的时序配合。对于其它DSP与串行ADC的接口，也可参考这一方法实现。 关键词DSP串行A/D转换器接口同步串行口 引言 数字信号处理器（DSP）的应用已日趋广泛，而数据采集及信号处理又常常是DSP应用中不可分割的两个部分，为此，本文介绍一种TMS320F206（以下简称F206）与串行ADC TLC2543的接口方法。该方法同样适用其它具有SSP的处理器与相应串行ADC的接口。 F206是TI公司生产的16位定点数字信号处理器(DSP)。其内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，采用了四级流水线操作，提供了特殊的DSP指令，可以快速实现各种处理算法\[1~3\]。F206除不含有片内ROM外，具有与其它TMS320C2XX 相同的片内其它资源, 可以说，在TMS320C2XX系列产品中具有一定的代表性。由于F206具有片内32K FLASH存储器，支持程序的串行下载，非常便于开发设计，因而已进入了传统单片机所占据的领域。 TLC2543也是TI公司的产品。它是具有11个模拟输入通道的串行A/D转换器，采样精度达12位，外接串行时钟最大频率可达41MHz，能满足多数较高精度多通道数据采集的要求\[4\]。TLC2543可以通过控制字编程，控制转换是单极性还是双极性，数据输出格式是8位、12位或16位。它的这些特性可以使其与8位微控制器（如89C51）和16位处理器（如数字信号处理芯片DSP TMS320F206）很方便地接口。TLC2543的控制字写入及转换结果的输出都是通过串行数据完成的，所需的外部数据线及控制线较少。这对于外部控制能力相对较弱，而运行速度较高的DSP来说，串口通信尤为合适。 一、 硬件接口电路设计 F206片内具有同步串行口（SSP），可通过串行数据信号、移位时钟信号及帧同步信号配合，进行串行数据的输入、输出。与同步串行口发送相关的外部引脚有：串行输出数据引脚（DX）、发送时钟信号引脚(CLKX)及发送帧同步信号引脚(FSX)。当发送串行数据时，首先会由内部或外部在FSX产生一帧同步信号。该信号之后，DX引脚随每个CLKX时钟的上升沿移出一位数据。与同步串行口接收相关的外部引脚有：串行输入数据引脚（DR）、接收时钟信号引脚(CLKR)及接收帧同步信号引脚(FSR)。当接收串行数据时，首先会由外部在FSR产生一帧同步信号。该信号之后，DR引脚随每个CLKR时钟的上升沿移入一位数据。通过寄存器设置，CLKX、CLKR可配置为由内部或外部产生，FSX也可配置为内部或外部产生，而FSR仅能由外部产生。用户可通过直接写入或读取发送接收寄存器（SDTR）进行串行数据的发送或接收。 TLC2543所需的接口控制线较少，其引脚结构如图1所示。TLC2543有3个控制输入端：片选CS、输入输出时钟（I/O CLOCK）及控制数据输入端（DATA INPUT）;一个串行数据输出端（DATA OU图1TLC2543引脚图TPUT）;一个AD转换结束标志(EOC)。可通过DATA INPUT写入AD控制字，通过DATA OUTPUT读取AD图3接口时序图的转换结果。TLC2543片内含有一个14通道多路器，可从11个模拟输入通道或3个内部自测电压中选择一个。TLC2543的工作模式可通过控制字进行设置，其控制字包含8位。其中D7~D4位用于通道选择，以确定对哪路信号进行采集;D3、D2用于时钟模式选择，可选择工作在8位、12位、16位时钟模式下;D1用于数据输出方式选择，可选择高位数据先输出还是低位数据先输出;D0用于设置转换为单极性或双极性。 TLC2543与F206的接口采用了如图2所示的方式。通过寄存器设置，将FSX配置为由内部产生，CLKX、CLKR配置为由外部产生，I/O0配置为通用输出口。图2中FSR与FSX相连，在数据接收时，可以使FSX为F图2TLC2543与TMS320F206的接口示意图SR提供输入帧同步信号。I/O0与CS相连，用于控制A/D的片选信号;DX、DR分别与DIN、DOUT相连，用于串行数据的发送和接收;通用输出引脚XF与CLKX、CLKR相连，并通过一反向器与SCLK相连，用于提供串行数据输入输出的时钟信号。值得指出的是，图2中由F206的XF引脚模拟时钟信号，由于TLC2543和SSP的数据输入或输出均在时钟的上升沿发生变化，因而它们的时钟信号应反相，使TLC2543或SSP的输出信号稳定后，SSP或TLC2543再进行相应的数据接收\[5\]。 F206与TLC2543的接口工作时序如图3所示。图3中AD工作在16位时钟模式、高位先输出的情况下。在进行AD数据转换时，首先，使AD的片选信号（CS）有效，此后，需1.425μs的延迟，以避免因小的噪声干扰引起的误操作。然后，随输入输出时钟（I/O CLOCK）的变化，采样数据移出一位，AD控制字移入一位。因AD控制字为8位数据，因而输入的数据仅在前8个时钟周期有效。在I/O CLOCK的通道选择周期，AD进行前一控制字的通道选择;在采样周期，AD进行相应通道的采样;在I/O CLOCK的最后一个下降沿，EOC变低，AD开始进行转换，约10μs后，转换结束，EOC变高。 二、 软件接口的实现 当进行数据采集时，软件实现按照如下的过程进行：首先，进行相关寄存器设置。通过将同步串口控制寄存器（SSPCR）中的MCM位清0，使CLKX、CLKR配置为外部输入;将TXM位清0，使FSX配置为内部帧同步;将FSM位置1，使数据发送模式采用突发模式。通过将异步串口控制寄存器（ASPCR）的CIO0位置1，使I/O0配置为通用输出端口。然后，将AD控制字写入SDTR的高8位。这是由于AD控制字仅在前8个时钟周期有效。最后，进行AD控制字的发送及AD采集数据的接收。在SDTR写入数据后，由XF产生适当的时钟信号（对F206需3个时钟信号），此时会在FSX产生发送帧同步信号，同时在FSR也取得了接收帧同步信号，此后，应将IO0置低，使AD片选信号有效，再由XF产生16个模拟时钟信号，进行串行数据的发送和接收。此过程结束后，AD采集的数据结果已由串行口读入SDTR中，用户可直接读取。需要指出的是，每次读取的数据采集结果对应前一次所送的AD控制字，因而，第一次读取AD采集结果为无效值。 进行AD数据采集的程序示例如下： .title"TLC2543" .copy"init.h" .copy"vector.h" .text start:〖〗clrc〖〗cnf〖〗;映射块 B0到数据存储区〖2〗ldp〖〗#0h〖〗;页指针设置为0〖2〗setc〖〗intm〖〗;关中断〖2〗splk〖〗#0c0ah,60h〖2〗out〖〗60h,sspcr〖〗;同步串口置内部帧同步源、 ;外部时钟源、突发模式〖2〗splk〖〗#0c3ah,60h〖2〗out〖〗60h,sspcr〖〗;使串口发送和接收位处于 ;非复位状态〖2〗splk〖〗#0ffffh,ifr〖〗;清中断〖2〗splk〖〗#0000h,imr〖〗;屏蔽所有中断〖2〗splk〖〗#0fh,60h〖2〗out〖〗60h,aspcr〖〗;将I/O0配置为通用输出口〖2〗splk〖〗#0ffh,60h〖2〗out〖〗 60h,iosr〖〗;I/O0置高，使ADC片选无效〖2〗setc〖〗 xf;XF置高，时钟端平时保持高电平〖2〗clrc〖〗intm〖〗;开中断〖2〗;寄存器初始化结束〖2〗splk〖〗#0dc00h,6ah ;将AD控制字写入6ah存储 ;单元的高8位中〖2〗call〖〗sample〖〗;调用采样子程序〖2〗in〖〗 70h,sdtr;读取采样结果（第一次读取无效）〖2〗splk〖〗#0bc00h,6ah;写入另一AD控制字〖2〗call〖〗sample〖〗;调用采样子程序〖2〗in〖〗 71h,sdtr〖〗;读取#0dc00h控制字对应的 ;采样结果，存入71h中〖1〗wait:〖〗b wait;〖〗;主程序结束〖1〗;以下为采样子程序〖1〗sample:out〖〗6ah,sdtr;将AD控制字写入SDTR，以待发送〖2〗.loop 3〖4〗;产生3个起始时钟信号， ;以便产生帧同步信号〖2〗clrc〖〗 xf〖2〗setc〖〗 xf〖2〗.endloop〖2〗splk〖〗 #0000h,60h〖2〗out〖〗 60h,iosr〖〗;I/O0置低，使片选有效〖2〗call〖〗 delay〖〗;产生一定延时，（至少1.425μs）〖2〗.loop 16〖4〗;产生16个输出时钟信号， ;进行数据的发送和接收〖2〗clrc〖〗 xf〖2〗setc〖〗 xf〖2〗.endloop〖1〗;此时控制字已发送完毕，AD采样数据已读入SDTR中〖2〗splk〖〗 #1h,60h〖2〗out〖〗 60h,iosr〖〗;使片选无效〖2〗call〖〗 delay;调用延时，等待本次AD转换结束〖2〗ret〖1〗;以下为延时子程序〖1〗delay:〖〗mar〖〗 *,ar0〖2〗lar〖〗ar0,#0c8h〖1〗t1:〖〗nop〖2〗banz〖〗t1〖2〗ret〖1〗codrx:〖〗ret〖4〗;同步串口中断子程序〖1〗timer:〖〗ret〖4〗;定时中断子程序〖1〗inpt1:〖〗ret〖〗〖〗;INT1中断子程序〖1〗inpt23:ret〖〗〖〗;INT2/3中断子程序〖1〗uart:〖〗ret〖〗〖〗;异步串口中断子程序〖1〗codtx:〖〗ret〖〗〖〗;同步串口发送中断子程序〖2〗.end〖〗〖〗;程序结束结束语 本文介绍了TMS320F206与TLC2543的接口方法，给出了具体电路及相应的源程序。为便于串行数据发送和接收的时序控制，此处采用了以DSP外部通用引脚模拟时钟源的方法，较好地实现了DSP与串行ADC的通信。对于其它串行ADC与DSP的接口，也可参考这一方法实现。MES 参考文献 1Texas Instruments Inc..TMS320C20x User's Guide,1999 2张芳兰.TMS320C2XX用户指南.北京：电子工业出版社，1999 3张雄伟,曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用.北京：电子工业出版社，2000 4Texas Instruments Inc.TLC2543C、TLC2543I、 TLC2543M 12\ BIT Analog\ to\ digital converterswith serial control and 11 analog inputs，1997 5Texas Instruments Inc.Interfacing the TLC2543 ADC to the TMS320C25 DSP,1997