作者：中國工程物理研究院電子工程研究所 張登洪 包曉瑜

    摘 要：本文介紹了一種基于tms320vc5416的多路加速度采集與處理系統的設計方法。該系統采用ad73360作為數據采集前端，通過dsp的mcbsp和ad73360級聯，可實現多路模擬加速度信號的實時采集和處理。

    關鍵詞：tms320vc5416；ad73360；加速度；數據處理

    引言

    多路加速度采集系統在平臺式慣導系統中起著至關重要的作用。在早期的產品中，控制和處理核心都采用馮·諾衣曼總線結構的微處理器，由于其指令執行速度較慢，設計一個高性能的實時采集與處理系統顯得比較困難。本文介紹了一種采用tms320v c5416(dsp)作為處理器，用十六位高精度ad73360作為adc的多路加速度采集系統設計方法。

    圖1 系統硬件原理圖

    圖2 加速度信號預處理電路

    圖3 ad73360與tms320vc5416接口電路圖

    圖4 系統軟件流程圖

    系統硬件設計

    系統由a/d轉換電路、dsp及其外圍電路和通信接口電路組成，如圖1所示。

    a/d轉換電路設計

    ad73360簡介

    ad73360工作模式控制起來非常方便，當器件加電以后，dsp通過xf或者寫i/o 的方式將ad73360的片選se引腳置為高電平，此時ad73360處于上電復位狀態，輸出同步幀信號sdofs，當采用圖3的接法時，可以通過dsp的mcbsp串口向ad73360寫入控制字。ad73360由8個寄存器來控制，控制字字長為16位。

    在用ad73360進行電路設計時，可直接用單極性輸入方式，也可采取差動輸入方式將單片ad73360接成三通道轉換器。不過在用ad73360器件內部參考電壓對模擬輸入前端進行直流偏置時，最好采用高輸入阻抗的運算放大器進行隔離。

    加速度信號預處理電路設計

    加速度信號預處理電路主要對輸入的多路加速度信號進行取樣、直流偏置和抗混疊濾波處理，具體電路如圖2所示。

    在直流偏置之前，首先采用精密電阻網絡r1和r2對加速度信號進行取樣。為了盡可能提高a/d轉換精度，減小電路板的體積，系統使用ad73360片內參考電壓refout作直流偏置。在送到運算放大器op2進行直流偏置之前，采用運算放大器op1進行隔離，以確保adc的refout端子沒有輸入、輸出電流，從而保證adc片內精密電壓源電壓恒定和較高的a/d轉換精度。最后，經r5和c1組成rc網絡，抗混迭濾波后送到ad73360進行a/d轉換。

    ad73360與tms320vc5416的接口設計

    ad73360片內集成有同步串口spi，通過和dsp的mcbsp簡單連接便可組成一個多通道同步數據采集系統。ad73360的復位信號/reset、片選信號se分別由dsp器件的/reset和xf引腳通過一個上升沿雙d觸發器提供，這樣可以確保ad73360的復位信號、片選信號和dmclk保持同步，以免發生讀寫錯誤。mcbsp的輸入/輸出時鐘均由ad73360提供，即dsp的同步緩沖串口工作于外部時鐘模式。通過多片ad73360級聯，最多可以實現48路同步采集系統(見圖3)。系統在收到主控單片機的啟動命令后，將xf置為高電平，ad73360處于上電復位狀態，dsp將控制字依順序寫到所有ad73360中，最后啟動a/d轉換，系統開始對加速度信號進行采集。

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