电力系统中多通道同步采样AD7606与浮点DSP通信的设计与实现Word格式.docx
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5.DSP参考代码10
6.参考文献12
1简介
1.1AD7606简介
AD7606是16位，8通道同步采样模数数据采集系统。
AD7606完全满足电力系统的要求，具有灵活的数字滤波器、2.5V基准电压源、基准电压缓冲以及高速串行和并行接口。
它采用5V单电源供电，可以处理±
10V和±
5V真双极性输入信号、同时所有通道均能以高达200kSPS的吞吐率采样。
图1AD7606的内部原理框图。
图2AD7606的管脚图。
•AVcc模拟电源，4.75V~5.25V
•Vdrive逻辑部分电源
•Vdd模拟输入部分正电压
•Vss模拟输入部分负电压
•DGND数字地
•AGND模拟地
1.2ADSP-21479简介
ADSP-21479是SIMD（单指令多数据）SHARC家族中的一员，它基于65nm的最新工艺，具有低成本，低功耗的的特点，是一颗集成有大容量片上SRAM和ROM的32/40位浮点DSP。
ADSP-21479是性能出色，266MHZ/1596MFLOP：
•266MHz/1596FLOPSSIMDSHARC内核，支持32-bit浮点、40-bit浮点以及16/32-bit定点数据类型
•支持多达5Mb片内SRAM
•支持16位宽SDR、SDRAM存储器接口
•数字应用接口DAI，支持多达8个的高速同步串口（SPORT）及SPI串口
•2个精确时钟发生器
•20线数字I/O端口
•3个定时器、UART、I2C兼容接口
•ROM/JTAG安全模式
•供应196引脚CSP_BGA封装与100引脚LQFP封装产品，适合于工业客户的要求
•供应商业级、工业级温度与汽车级温度等级产品
图3ADSP-21479的内部原理框图。
2AD7606和ADSP-21479配置与连接
AD7606芯片的供电采用单5V供电，见图4所示：
图4。
AD7606供电示意图。
AD7606采用硬件配置方式，具体配置如下：
1）设置RANGE=0时，模拟输入范围是±
5Vref。
2）设置/PAR/SER/BYTESEL为高电平，选择使用串行模式。
3）CONVSTA,CONVSTB,使用同源激励。
4）设置REFSELECT=0,使用外部参考电压
SHARCADSP-21479SRU设置：
SPORT0_SCLK◊DAIP1
SPORT0_FS◊DAIP4
SPORT0_DA◊DAIP5
FLAG4◊DPI_PIN1
FLAG5◊DPI_PIN2
根据以上配置，ADSP-21479通过SPORT口与AD7606联系的系统示意图如图5所示：
图5采用串行方式时，AD7606与ADSP-21479硬件连接示意图
3时序分析
AD7606工作时序如图6，通过DSP的FLAG信号驱动CONVSTA/B信号启动转换过程，BUSY标志着工作状态，连接到DSP的中断输入。
BUSY为高时表示处于转换状态，转换完毕后高到低的下降沿引起DSP中断，DSP在响应中断通过SPORT0读取8通道ADC转换好的数据。
图6AD7606串行读取数据时序
ADSP-21479SPORT口的时序如图7所示，在FS信号启动后，数据随着时钟节拍被读取。
我们选择SPORT数据宽度是32位，那么四次FS信号即可读取八个通道的数据。
图7ADSP-21479SPORT串行数据接收时序
4测试结果和结论
DSP软件设置50K的采样信号，对8个通道的数据进行同时采样。
各模拟通道输入信号分别为：
通道5连接1KHz正弦波，其余通道接地。
4.1测试结果
1）利用VDSP5.0++的plot窗口（VDSP->
View->
DebugWindows->
Plot）观察5通道数据，
1.通道5提取到1KHz正弦波;
4.2结论
这种连接方式只使用DSP的一个串行SPORT口即可同时读取8路ADC的数据。
但由于8路数据都通过一路数据输出给DSP，而AD7606支持的最高串行时钟频率有限，模数转换还要占用一部分采样周期，因此串行输出的连接下，AD7606不能工作在最高200KSPS采样率下。
根据AD7606数据手册，AD7606的SCLK上限为23.5MHz。
FLAG信号驱动CONVSTA/B信号，单路串行输出八通道数据。
不考虑转换时间最高采样率可达23500000/（16×
8）=183.5kHz，由于每个周期数据转换将消耗一定时间，所以实际无法达到此速度。
假设采样周期用Tconvst表示，根据AD7606数据手册，模数转换时间为3.45us，所以Tconvst-3.45us代表采样周期中传输数据的时间。
八通道总数据量为128个时钟周期，所以（Tconvst-3）/128近似为每bit数据的时钟周期。
由于SCLK最大为23.5MHz，据此可以推算出此模式下最高采样频率：
（Tconvst（max）-3.45）/128=1/23.5
Tconvst（max）≈8.89us
即最高采样率为1/Tconvst（max）=112KSPS
同理可知,若采用两口同时输出转换数据，即启动2个SPORT分别读取8个通道的数据，实际最高采样率能达到161KSPS。
当AD7606采用并行方式输出到DSP时，即可得到最高200KSPS采样率。
5DSP参考代码
1.配置SRU
//ThisfunctionwillsetuptheSRURegisters
voidInitSRU（void）
{
//GeneratingCodeforconnecting:
SPORT0_CLKtoDAI_PIN1
SRU（HIGH,PBEN01_I）;
SRU（SPORT0_CLK_O,DAI_PB01_I）;
SPORT0_FStoDAI_PIN4
SRU（HIGH,PBEN04_I）;
SRU（SPORT0_FS_O,DAI_PB04_I）;
DAI_PIN5toSPORT0_DA
SRU（LOW,PBEN05_I）;
SRU（DAI_PB05_O,SPORT0_DA_I）;
FLAG4toDPI_PIN1
SRU（HIGH,DPI_PBEN01_I）;
SRU（FLAG4_O,DPI_PB01_I）;
FLAG5toDPI_PIN2
SRU（HIGH,DPI_PBEN02_I）;
SRU（FLAG5_O,DPI_PB02_I）;
}
2.IRQ1BUSY中断服务程序
voidAD7606_BUSY_IRQs（intsig_int）
busy++;
interrupt（SIG_SP0,Count_SPORT0_RX_IRQs）;
#ifdefDMA
*（volatileint*）SPCTL0=（SPEN_A|SLEN32|ICLK|IFS|LAFS|SDEN_A|FSR|DITFS|LFS）;
#endif
#ifdefCORE
*（volatileint*）SPCTL0=（SLEN16|ICLK|IFS|FSR|LAFS|LFS|DITFS）;
*（volatileint*）SPCTL0|=SPEN_A;
3.SPORT初始化程序
voidinit_sport（）{
*（volatileint*）SPCTL0=0;
*（volatileint*）SPCTL1=0;
*（volatileint*）SPMCTL0=0;
*（volatileint*）SPMCTL1=0;
SPORT_DMA_setup:
*（volatileint*）IISP0A=（int）rx_buf0a;
*（volatileint*）IMSP0A=1;
*（volatileint*）CSP0A=CHNUM;
//configurethesport
/**/
/*CLKDIV0=[fCCLK（266MHz）/4xFSCLK（17MHz）]-1=0x0005*/
/*FSDIV0=[FSCLK（10MHz）/TFS（2MHz）]-1=31=0x001F*/
//13mhz1m0x00080003;
/*ConfigureSPORT0asareciever（Rx）*/
*（volatileint*）DIV0=0x001F0005;
4.SPORT中断程序
voidCount_SPORT0_RX_IRQs（intsig_int）
SP0I_counter++;
#ifdefCORE
rx_buf0a[（SP0I_counter-1）*CHNUM]=（short）（*pRXSP0A）;
*（volatileint*）SPCTL0=0;
finished=1;
if（SP0I_counter==1024）{
SP0I_counter=0;
else
*（volatileint*）IISP0A=（int）（rx_buf0a+（SP0I_counter）*CHNUM）;
#endif
interrupt（SIG_SP0,SIG_IGN）;
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