基于ADmC812和DSP实时数据采集系统设计

　　引言

　　ADmC812是ADI公司的以8051(8052)内核为控制核心的新型微转换器。由于ADmC812内部集成了大量的外围设备。它本身就是一个完全可编程、自校准、高精度的数据采集系统，可以取代传统的MCU+A/D+ROM+RAM高成本、大体积产品，尤其是它的高精度和高速度A/D模块，特别适应于智能传感、瞬时获取、数据采集和各种通信系统。但是，对于需要采集数据量大、运算复杂、实时性又要求较高的场合，由于在结构和速度上的限制，往往是无法满足要求的。本文针对这种情况，提出了基于ADmC812和DSP的数据采集系统。在这个系统中，ADmC812作为主机，完成ADC、DAC、显示、键盘等功能，而DSP作从机，专注于复杂的数据运算，两者通过通用的SRAM实现数据的交换和通信。

　　ADmC812和TMS320F206简介

　　ADmC812微转换芯片

　　ADmC812是具有16位计数/定时和32条可编程I/O接口的8051/8052微控制器，内置一个8通道、5ms转换时间、精度自校正、12位逐次逼近的ADC；2个12位DAC，10.5KB的闪存EEPROM，256字节的SRAM。还包括一些重要功能模块，如看门狗定时器和电源监控器，ADC与数据存储器之间的DMA方式，存储保护功能，一个通用异步串行收发器(UART)、SPI和I2C总线接口。

　　ADmC812内丰富的外设，使它不需要外部总线扩展就可以组成一个完整数据采集系统，有很高的性价比。更值得注意的是在ADmC812内集成了8路12位高精度、自校准4ppm/℃的ADC电路。而且，当工作条件(如时钟频率、模拟输入范围、基准电压或电源电压)发生变化时，为了得到高精度的ADC结果，可以用软件对ADmC812内4个用于校正的特殊功能的寄存器设置，达到进一步校正ADC的目的。ADmC812通过设置ADCON1~3 三个特殊功能寄存器，可以使ADC工作于3种不同的模式，实现单次转换、连续转换和DMA模式的A/D转换，可以根据具体的需要选择，在DMA模式下，允许ADC在每次设置寄存器ADCCON1~3后连续采样，并将结果写入外部RAM中。这种自动捕获功能大大地方便了主从处理器之间的数据交换。

　　数字信号处理器TMS320F206

　　TMS320F206(以下简称F206)是TI公司生产的TMS320C2000系列DSP之一。是继C2X和C5X之后推出的低价格高性能的16位定点DSP，由于它采用了改进的哈佛结构，具有分离的程序总线和数据总线，采用四级流水线作业，其运行速度可达40MIPS，具有高速运行的特点。同时提供丰富的指令集，增强的模块化结构设计，使它通用化得以提高，应用领域不断拓宽，现已成为高档单片机的理想替代品。F206片内有32K的闪速存储器，用户通过F206自带的、符合IEEE标准1149.1的JTAG接口，可以对程序进行仿真与调试，并将程序代码烧录到片内，极大地方便了用户的系统设计与程序调试。

　　TMS320F206提供直接存储器访问(DMA)功能，通过使用HOLD操作允许对外部程序、数据以及I/O空间进行直接存储器访问。该过程是由、两个信号控制。外部设备可以把引脚驱动到低电平，从而请求对外部总线的控制。如果中断线被允许，那么将触发中断。F206在相应中断时，软件逻辑可以使处理器发出应答信号，表示它将放弃对外部总线的控制。根据，外部地址信号(A15~A0)、数据信号(D15~D0)以及存储器控制信号(、、、、、、)被置为高阻状态，实现DMA功能。

　　系统硬件设计

　　系统的硬件结构如图1所示，存贮器62256作为DSP的全局数据存储器，同时又是ADmC812的外部存储器，两控制器分别通过总线和数据存储器62256相连，实现存储器共享。为了保证两控制器能分别独立地工作。在ADmC812和62256之间插入了4片74HC245进行总线隔离。这样，在ADmC812的控制下，每一时刻只有一个控制器访问62256。图中62256作为ADmC812的外部存储器，A15为片选信号，地址范围为8000H~FFFFH；作为F206的全局数据存储器，用作片选线，使用高端32K字地址范围(8000H~FFFFH)。两片选信号经一与非门和62256的片选线CS2相连，实现片选信号的隔离。

　　ADmC812通过P1.0、P3.2(INT0)分别和DSP的、XF脚相连，由P1.0向DSP申请总线控制，在DSP响应ADmC812的请求后，DSP的CPU被挂起，并出让外部总线。ADmC812通过A15打开总线驱动器，并经与非门后选中62256，获得62256的控制权，实现对62256的读写操作。而F206也可以通过向ADmC812请求中断，ADmC812在响应中断INT0后，进行相关事务的处理。另一方面，ADmC812通过读引脚的电平，可以确认F206是否被挂起；而通过对脚的控制，实现F206程序的分支转移，增加系统的灵活性。

　　整个系统分为事务性模块和数据处理模块，ADmC812控制事务模块，进行数据的采集、LED显示、开关量的输入输出，模拟量的输出及串行通信等功能。F206控制数据处理模块，主要进行数据的处理，完成复杂的算法。另外，也可以根据数据处理结果直接处理一些重要的出口控制功能，以弥补ADmC812 I/O端口的不足，加快系统的反应速度。两个相对独立的功能模块通过62256进行数据交换。