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基于ADS8482與TMS320F28335的信號采集系統(tǒng)
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摘要: 本文以ADS8482型A/D轉換器與TMS320F28335在加速度信號采集中應用為基礎,,詳細討論ADS8482與TMS320F28335的接口設計和工作原理,,并提供該系統(tǒng)設計的部分硬件設計和軟件代碼,。該設計方案也可用于其他高速數據采集,,以及微弱信號檢測信號等場合。
關鍵詞: DSP TMS320F28335 ADS8482
Abstract:
Key words :

關鍵字:數字信號處理,;ADS8482,;可編程邏輯;信號采集

    慣性測量裝置中,,加速度計信號的精確檢測直接影響到慣性裝置的精度,,因此提高測量加速度信號精度尤為重要。目前加速度計信號的檢測主要采用I/F變換檢測技術,,測量精度高,。但電路復雜,,不適合慣性測量裝置的小型化,,以及中低精度慣性器件的大批量生產。因此,,這里提出一種基于A/D轉換器ADS8482和TMS320F28335的加速度計信號采集系統(tǒng)設計方案,。

1 系統(tǒng)組成及主要器件介紹
    圖l該信號采集系統(tǒng)的硬件組成框圖。采樣信號經前級調理電路,,以單端輸入方式輸入至A/D轉換器ADS8482進行采集,。ADS8482采用18位數據總線輸出,直接與TMS320F28335數據線相連,,電路的控制部分與引腳電平兼容,,是由EPM7128型CPLD實現。采集到的數據通過DSP片上串口輸出,。


    ADS8482型逐次比較A/D轉換器輸出數據總線方式可配置成8,,16和18位,。內部提供采樣時鐘,其采樣吞吐率為l MS/s,。內部提供4.096 V的參考電壓,,模擬信號輸入,全輸入差分范圍為±4.096 V,。TMS320F28335型單精度浮點DSP主頻可達150 MHz,,內核電壓1.9 V,I/O電壓3.3 V,;片上帶有256 KB的16位Flash和34 KB的16位SARAM,,并有128位安全密碼鑰匙/鎖,保護Flash防止固件反向工程,。片上通訊端口豐富,,集成有3個SCI串口輸出通道,并帶有16字節(jié)的FIFO,,2個多通道McBSP串口,,2個增強型CAN,1個SPI總線,。還帶有16通道的12位A/D轉換器等資源,。

2 系統(tǒng)硬件設計
2.1 前級調理電路
    本系統(tǒng)是針對加速度計信號采集而設計的。由于加速度計傳感器一般輸出的電流信號非常微弱,,ADS8482是電壓形式的A/D轉換器,,因此前級電路需設計一個電流轉換電壓電路。采用運放檢測電流有2種方法:一是利用電流在電阻上的壓降,,再進行電壓放大,,但該方法所引入的電阻將破壞電路原來的狀態(tài),造成測量誤差,;二是運放的失調電壓也被運放放大帶入到后級電路,。因此這里采用輸入電流直接接入運放的反相輸入的求和點。如圖2所示,。


    該電路的誤差主要來自于運放的輸入偏置電流,,并和輸入電流Iin相疊加引入后級電路。每一級模擬前端電路都會對已處理的信號增加噪聲和失真,,則直接影響到A/D轉換器的精度,,因此前級電路的運放選用低噪聲,低偏置電壓和低偏置電流的OP200配置設計,。

關鍵字:數字信號處理,;ADS8482;可編程邏輯,;信號采集

 

2.2 ADS8482與TMS320F28335接口及外圍電路
    由于加速度計電流信號帶有極性,,采用ADS8482采集正負信號需要配置設計輸入的模擬電壓信號,。由于ADS8482的+IN和-IN引腳接收的輸入電壓為0~4.096 V,不能輸入負電壓,,因此選用REF3020參考電壓器件,,其輸出的2.048 V輸入至-IN引腳,此參考電壓也為TMS320F28335片上A/D轉換器提供參考電壓基準,。具體電路如圖3所示,,電容C38用于濾除高頻噪音,以提高信噪比,,ADRFIN為2.048 V,。模擬信號輸入與數字量輸出的關系是:引腳+IN和-IN的電壓差在-Vref~+Vref范圍內,對應的數字量在-131 073~13l 072,。

 


    A/D轉換器ADS8482采用+5 V的模擬電源(+VA)和數字電源(+VDB),。引腳+VDB可直接連接至3 V或5 V電壓系統(tǒng)。而TMS320F28335的I/O電壓為+3.3 V,,因此,,ADS8482的引腳+VDB必須設置成3.3 V。該設計的參考基準電壓引用片上輸出,,數據總線配置成18位,,一次讀操作模式。因此ADS8482的BUSl8/16,,BYTE引腳由CPLD控制,,全設置為O。其具體接口電路如圖4所示,。


    TMS320F28335的XZCS6和XRDn讀信號經CPLD與門等設置連接到ADS8482片選信號CS和讀信號RD上,,因此0x100000~Ox200000的任意一個地址都可對A/D轉換器進行讀操作。ADS8482的啟動轉換信號CONVST經CPLD配置到DSP的一個I/O引腳,,通過軟件程序控制啟動A/D轉換器,。AD-S8482轉換參考電壓利用片上參考電壓輸出作為輸入。將引腳REFOUT連接到運放的正輸入端,,設計一個電壓跟隨環(huán)節(jié),,將輸出電壓直接連接到ADS8482引腳的REFIN上,。模擬信號進入A/D采樣端前,,用二極管進行保護,防止輸入電壓過大,,以免ADS8482損壞,。

關鍵字:數字信號處理;ADS8482,;可編程邏輯,;信號采集

 

3 軟件程序設計
    TMS320F28335上電通過檢測A12~A15電平來選擇工作模式,,本程序是從片內。Flash啟動,,因此在CPLD中將這些I/O接口設置為高電平,。上電后先裝載,把Flash中的程序搬移到片內低16 KB RAM中運行,。主程序完成數據讀取和處理運算,,并將處理后的數據用TMS320F28335片上自帶的一路串口按4 ms輸出至PC機,波特率配置成115.2 Kb/s,,并使能串口16字節(jié)的FIFO,。圖5為程序主流程。

    利用TYMS320F28335中的定時器TO,,完成系統(tǒng)4 ms定時和ADS8482定時采數方式,,每50 μs發(fā)生一次定時器中斷。中斷函數部分采數代碼如下:

4 結束語
    本文以ADS8482型A/D轉換器與TMS320F28335在加速度信號采集中應用為基礎,,詳細討論ADS8482與TMS320F28335的接口設計和工作原理,,并提供該系統(tǒng)設計的部分硬件設計和軟件代碼。該設計方案也可用于其他高速數據采集,,以及微弱信號檢測信號等場合,。

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