3.2 硬件设计
图3所示是TMS320C6713外围的主要差模电感的功能框图。
如图3所示,本设计的外围器件主要包括:双口RAM,用于与定点核DSP芯片(如TMS320F2812)交换数据;Boot Flash,当程序的大小大于192 KB,用于存储启动程序;SDRAM,用作运行部分程序的存储介质;CPLD,用于逻辑扩展;AD7865,用于采集电压电流的实时数据。
AD7865是一种高速、低功耗、四通道同步采样的14位A/D转换芯片,该芯片内部有1个2.4μs的逐次逼近型A/D转换器,4个跟踪/保持放大器,内部2.5V参考电压,同时片上还集成有时钟振荡器和1个高速并行接口。AD7865可大大简化硬件电路设计。AD574转换时间为25μs,而AD7865完成四通道信号的同时转换,则只需要100 μs。 AD7865内部4个采样通道的输入信号是同步采样的,只需发送1个脉冲的采样启动信号,芯片将自动完成采样、逼近和存储数据到片内特定寄存器等工作,单路采样速率350 KSPS,四路同时采集时100 kHz。
根据设计需求可设定调理电路放大倍数为2倍(反相放大),则实际值与A/D的采样值之间的关系可由式(1)表示。
实际值=采样值/213x10/(-2)×传感器系数 (1)
若采样值为正数时可用式(1),否则需先进行求补处理。
AD7865的前端调理电路如图4所示。
AD7865的外围连接电路如图5所示。
TMS320C6713的EMIF接口各信号线可以根据EMIF接口的示意图(图2)连接。在这里需要注意的是各信号线的上拉、下拉和信号线上的限流等措施。可按照如下原则设计:1)地址线和数据线以及控制线出口处可以串联33 Ω的电阻,以达到限流的效果;2)对于某些敏感信号(如电感器生产片选/CEx信号,保有信号/HOLD等等)在默认状态下的电平,应该通过上拉和下拉进行确定。一般情况下,上拉电阻用10 kΩ的电阻,电感器国家标准下拉电阻用1 k共模电感器Ω的电阻。
CPLD的主要功能主要是实现逻辑扩展,在本设计中,CPLD的主要工作是在DSP6713和多片AD7865芯片之间进行信号的解析和传递。选用的CPLD芯片是ALTERA公司的EPM570,该芯片相较于其他同类型的CPLD而言,配置简单、存储容量大而价格较低廉。其外围电路比较简单,可以参考ALTERA公司关于该芯片的引脚功能表,在此不做赘述。
4 软件实现与部分流程图
4.1 EMIF接口的配置实现
TMS320C6713要实现EMIF接口数据读取的首要条件是正确配置EMIF接口的寄存器,以达到设计的要求。
本设计将CE3作为外部AD的寻址空间,因此在这里主要需要配置的EMIF寄存器主要是全局控制寄存器GBLCTL和CE3空间控制寄存器。当然,要正确地配置EMIF接口,必须要正确配置TMS320C6713的锁相环(PLL)寄存器,在此处不具体说明。配置TMS320C6713的锁相环(PLL)寄存器以后,就可以配置EMIF总线的几个控制寄存器了。本设计中具体主要寄存器配置的几个参数如下:
本设计中采用的EMIF接口方式为32位异步接口(MTYPE=0010b)。虽然AD7865是14位MD转换器,配置为16位宽的接口方式也可以了,但是实际上,由于内部数据处理时为了计算方便而采用了32位的数据,数据位宽通常为电感器生产32位,在进行外部读取时,如果采用16位宽度,那么一次读
取总线为了匹配数据长度,将要发送连续读取两次的读信号,这在一定程度上虽然加快了A/D读取的速度,但在后续数据处理方面则需要更多的操作和更多的时间,所以权衡各因素,采用32位宽异步接口方式。
4.2 实现A/D转换和读取数据
实际使用中,AD7865启动转换只需要给出片选和ADCONV信号。而它的读取方式有两种:
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