16位高速A/D转换器在高速DSP处理器中的应用

武汉高压研究所华电公司 武汉材料保护研究所
张蓬鹤 米德伟

摘要：介绍美国BURR-BROWN公司推出的100KHZ采样速率转换器ADS7805的性能特点、引脚功能,描述了ADS7805同DSP的一种简洁、新颖的接口方法,同时用C语言编写了的数据采集的应用程序。

Abstract: The features and pin description are presented in this paper about ADS7805 from BURR-BROWN Corporation in USA .The connection and procedure of ADS7805 and DSP are also given.

关键词: 模/数转换 接口 ADS7805
Keywords: A/D convert interface ADS7805

由于DSP有先进的并行结构使其特别适合于信号处理,故已经越来越多的应用于工业控制领域和各类仪器仪表的开发设计。而在用数字信号微处理器构成的智能仪器仪表中,外部的各种模拟信号必须通过A/D转换器变换为数字信号后才能送入微处理器芯片。而BB公司的高精度转换器ADS7805具有较高的性能价格比,最高的转换频率可达100KHz,在仪器仪表中得到广泛的应用。ADS7805芯片有28脚双排直插式或贴片式封装,只需单端5V电源供电即可正常工作;芯片内部含有采样保持、电压基准和时钟等电路,极大简化用户的电路设计,同时提高了系统的稳定性。ADS7805采用CMOS工艺制造,功耗低（最大功耗为100mW）,单通道输入,模拟输入电压的范围为±10V,采用逐次逼近式工作原理,转换结果由16位数据线并行输出,启动转换和读取上次转换的结果可以同时进行。

1、引脚及功能
ADS7805共有28个引脚,图1为其引脚图。这些引脚大体可以划分为3类。

i. 电源类

数字电源Vdig(28脚)和模拟电源Vana（27脚）通常一起接到5V电源上;数字地DGND（14脚）和模拟地AGND1（2脚）、AGND2（5脚）通常共地;参考电压端REF（3脚）对地接2.2μF钽电容,则芯片内部就会产生2.5V基准电压;参考电容端CAP（4脚）对地接2.2μF钽电容。

ii.信号类

模拟信号输入端Vin(1脚);D15～D8（6脚到13脚）与D7～D0（15脚到22脚）为数字信号并行输出口。

iii.控制信号类

片选信号输入端/CS(25脚);读取结果/模数转换控制信号输入端R/C（24脚）;转换结果指示输出端/BUSY（26脚）;控制从总线读出的数据是转换结果的高字节还是低字节信号输入端BYTE（23脚）。

2、 启动A/D转换和读取转换结果

美国BB公司生产的ADS78XX系列A/D转换器的启动转换和读取转换结果的时序都比较特别,且大致相同,ADS7805的转换时序图如图2所示。

首先要在R/C引脚输入一个低电平信号,此低电平信号的持续时间要求在40～7000ns之间;这时BUSY引脚电平被拉低表示正在进行转换,在经过了大约8μs（即为/BUSY信号保持低电平的时间）以后,转换完成,BUSY引脚电平相应变高;再把R/C脚电平拉高,此时ADS7805就会将转换结果输出到数据总线上。虽然转换结果为16位,但对于具有16位数据总线的DSP微处理器而言,不必分两次读入,故可将BYTE脚从始至终同一信号电平,当BYTE脚为高电平时,Pin6～13输出低字节,Pin15～22输出高字节;反之当BYTE脚为低电平时,Pin6～13输出高字节,Pin6～13输出低字节。如果用/CS引脚来控制ADS7805的转换,其时序同R/C引脚相似,故这里就不详细说明。ADS7805转换得到的数字结果是以补码形式给出的,现给出其理想的数据转换表,表1所列即为ADS7805的模拟电压与其补码形式的数字输出关系, -10V～9.99512V为量程

3、 与DSP的接口

TI公司的16-bit定点DSP TMS320F206,是一种低功耗器件,采用了改进的哈佛结构,有1条程序总线和3条数据总线,流水线操作,有高度并行32-bit算术逻辑单元、16*16-bit并行硬件乘法器、片内存储器、片内外设和高度专业化的指令集。当TMS320F206外接16MHZ的晶振,工作时钟控制模式选为×1时,可以将ADS7805的/CS脚接到DSP的/RD信号引脚,但为了减少控制线,可以将/CS引脚直接接成低电平,R/C引脚接到DSP的扩展输出口,而/BUSY信号只需连接到普通的端入端口即可,如DSP的IO口、扩展芯片74LS244的输入口等。图3是一个ADS7805与TMS320F206的典型接口电路。

4、 C语言程序设计

TMS320F206的用户可以用汇编语言或C语言进行源程序的编写,而C语言开发出的系统易于维护,可靠性高,可移植性好,故下面介绍用C语言编写的ADS7805的开发程序。

源程序如下：
#include <init.h>
#include <define.h>
ioport unsigned int port90ac;
ioport unsigned int porte0f7;
#define ic273n port90ac
#define ads7805 porte0f7
#define Wait asm(" nop ");
int i, ia[8]; double bv_coil,IA;
reg_aspcr=0x0e00; reg_iosr=0x0000;
asm( " clrc intm ");
ic273n=0x0008; Wait;
for(i=0;i<=7;i++)
{ ic273n=0x0000;
while ((reg_iosr&0x0004)==0x0004)
{ if （adt> 2; return();）
ic273n=0x0008; Wait;
ia[i]=(int)(ads7805&0xffff); }
IA=0;
for (i=0;i<=7;i++)
{ if ia[i]<32767 pr[i]=((double)(ia[i]))*0.000305185;/*10/32767=0.000305185*/ else
pr[i]=((double)(ia[i]-65535))*0.000305185;
IA=IA+pr[i]*pr[i]; }
bv_coil = sqrt(IA/8);

5、 结束语
ADS7805为16位的A/D转换器,它不仅分辨率高、转换速度快,而且接口简单方便、应用灵活,因而具有广泛的应用前景。笔者在GKNDC-H型高压开关特性精密测量仪中就使用了ADS7805,并取得了很好的测量效果。