基于TMS320C54x的模數接口設計

摘 要：DSP（數字信號處理器）具有強大的數字信號處理能力，關鍵在其應用系統中，大多由ADC和DAC通道來完成對模擬信號的數字化處理。本文介紹了一種集成ADC和DAC于一體的TLC320AD50C模擬接口電路與TMS320VC5402定點DSP接口電路的設計方法。

關鍵詞：TLC320AD50C；DSP；主從模式

1 硬件設計

1.1 AD50與DSP的引腳連接方式

AD50的MCLK外接8.192MHz的晶振，TMS320VC5402的FSX和FSR由AD50設置。如果選擇D7=0，N=8，則采樣速率為8KHz。

AD50與TMS320VC5402是以SPI方式連接的。AD50工作在主機模式（M/S=1），提供SCLK（數據移位時鐘）和FS（幀同步脈沖）。TMS320VC5402工作于SPI方式的從機模式，BCLKX1和BFSX1為輸入引腳，在接數據和發數據時都是利用外界時鐘和移位脈沖。

具體通信過程如下：AD50C數據輸入輸出與TMS320VC5402數據接收管腳相連，AD50C發出的幀頻信號通過FS腳與TMS320VC5402達到同步，AD50C上M/S可控制AD50C的主從方式。TMS320VC5402中時鐘和同步信號腳可用軟件設置成外部輸入，這樣數據發送/接收，幀同步，時鐘信號均由AD50產生，主時鐘（MCLK）信號由晶振提供，FC、XF端作為二次通訊請求，假設數據傳輸格式為16位，則FC高電平時發出二次通訊請求。

采樣頻率的計算：AD50具有可編程的采樣頻率，其采樣頻率由控制寄存器4決定；當內部鎖相環PLL被使能時（控制寄存器4的D7=0），采樣頻率為fs=MCLK/（128×N）①；當內部鎖相環PLL（即控制寄存器4的D7=1），采樣頻率為fs=MCLK/（512×N）②.如果采樣頻率<7KHz，則根據公式②由主時鐘MCLK得到，內部鎖相環必須被旁路。①②兩式中的N值由控制寄存器4的D4，D5，D6三位的數值決定（數值選擇范圍為1～8）；當D6 D5 D4=001時，N=1，當D6 D5 D4=010時，N=2，當D6 D5 D4=000時，N=8.語音信號的頻率范圍為20Hz～3400Hz，所以通常的采樣頻率8KHz.MCLK=8.192MHz時，為當使能內部鎖相環時，要得到的采樣率為8KHz，就要設定控制寄存器4的D6D5D4=100，SCLK的頻率通過下式由采樣頻率fs得到，而不是由MCLK得到：SCLK=256×fs.

在ADC通道中，ADC將輸入的模擬信號轉換為二進制補碼數據，并在幀同步有效期間內，在SCLK的上升沿從DOUT管腳移出。數據可采用16或15+1比特格式。在DAC通道中，AIC在幀同步有效期間內，在SCLK的下降沿將主機送來的16比特串行數據移入并由DAC將其轉換為相應幅值的模擬信號。

1.2 AD50與 TMS320VC5402的串口通信

⑴首次通信。在首次通信中，有兩種數據傳送模式，16位傳送模式和15+1位傳送模式，可通過控制寄存器設定.省卻情況下為15十1位傳送模式.若采用15+1位傳送模式，其高15位數據作為轉換數據，最低位D0為非數據位，輸入DAC數據的最后一位D0位為二次通信請求位，輸出ADC數據的D0位為M/S腳的狀態位.如果工作在16位傳輸模式，則必須由FC產生二次通信請求。

⑵二次通信。二次通信只有在發出請求時產生，當首次通信采用15+1位模式時，可以用D0進行二次通信請求，當首次通信采用16位模式時，則必須由FC腳輸入高電平信號來產生二次通信請求。二次通信數據時序圖及格式如圖4中所示，其中D7～D0為控制寄存器數據，D12～D8為控制寄存器地址，D13=1為讀控制寄存器數據，D13=0對控制寄存器寫數據。通過二次通信，可實現AD50初始化和修改AD50內部控制寄存器的值，可以通過向DIN寫數據來初始化。

系統復位后，必須通過DSP的DX口向AD50的DIN寫數據，如果采用一片AD50，只需初始化其寄存器1、寄存器2和寄存器4。

由于通信數據長度為16位，初始化時應通過RCR1和XCR1設置MCBSP的傳輸數據長度為16。考慮到AD50復位后至少經過6個MCLK才可以脫離復位，故可以在此時間內初始化DSP的串行口。

通過對串口編程設置工作方式，可以進行AD50初始化，建立AD50與TMS320VC5402的連接，從而實現2個芯片之間的數據傳輸。

3 軟件設計

⑴TMS320VC5402串口的初始化。首先將DSP串口1復位，再對串口1的16個寄存器進行編程，使DSP串口工作在以下狀態：以SPI模式運行，每幀一段，每段一個字，每字16位，采樣率發生器由DSP內部產生，幀同步脈沖低電平有效，并且幀同步信號和移位時鐘信號由外部產生。DSP給AD50C編程用查詢方式，接收A/D轉換的D信號和發送D/A轉換的D信號用DMA方式。

⑵AD50初始化。該初始化操作過程包括通過TMS320VC5402的同步串口發送兩串16位數字信息到AD50。第一串為0000 0000 0000 0001B，最低有效位（bits0）說明下一個要傳輸的數據字屬于二次通信。第二個數據值用來對AD50的4個數據寄存器的某一個進行配置。Bits15～11位為0，Bits10～8位為所選寄存器地址值，Bits7～0位為所選中寄存器的編程值。4個用戶可編程寄存器的描述如下：R1中包含模擬輸入通道選擇，硬件/軟件編程方式選擇；R2進行單機/從機工作和電話模式選擇；R3控制帶從機個數選擇；R4用來設置模擬信號可編程放大增益和A/D、D/A轉換頻率。其它兩個寄存器R5、R6是廠家留著測試用的，用戶不可以對其編程。我們在以下例程中對4個可編程寄存器編程，使AD50C工作在以下狀態：選擇INP/INM為工作模擬輸入，15+1位ADC和15+1位DAC模式，不帶從機，采樣頻率為10.67KHz，模擬信號輸入和輸出放大增益均為0dB。

⑶用戶代碼的編寫。完成音頻信號采集與回放代碼的編制。本設計給AD50編程用查詢方式，接收A/D轉換的D信號和發送D/A轉換的D信號用DMA方式。

[參考文獻]

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