16位高速A/D转换器在高速DSP处理器中的应用

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。

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
#include
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。