《電子技術(shù)應(yīng)用》
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TLC5620I與TMS320F2812接口設(shè)計(jì)與應(yīng)用
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摘要: 以TMS320F2812與TLC5620I為例,詳細(xì)討論兩者的串口通信的硬件接口及軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換,擴(kuò)展TMS320TMS320F2812在控制領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。在設(shè)計(jì)過程中,充分利用TMS320F2812的SPI模塊,只有少量的數(shù)據(jù)線和控制線,使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化,提高了設(shè)計(jì)可靠性,并在實(shí)際應(yīng)用中效果良好使產(chǎn)品更便宜。
關(guān)鍵詞: DSP TLC5620I TMS320F2812 接口
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關(guān)鍵字:TLC5620I TMS320F2812 接口設(shè)計(jì)

  1 引言

  近年來,數(shù)字信號(hào)處理器的應(yīng)用越來越廣泛,數(shù)字信號(hào)處理器并非只局限于音視頻層面,它廣泛的應(yīng)用于通信與信息系統(tǒng)、信號(hào)與信息處理、自動(dòng)控制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療、家用電器等許多領(lǐng)域。以往是采用通用的微處理器來完成大量數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算,速度較慢,難以滿足實(shí)際需要;而同時(shí)使用位片式微處理器和快速并聯(lián)乘法器,曾經(jīng)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的有效途徑,但此方法器件較多,邏輯設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)復(fù)雜,耗電較大,價(jià)格昂貴。數(shù)字信號(hào)處理器DSP的出現(xiàn),很好的解決了上述問題。DSP可以快速的實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理,以得到符合人們需要的信號(hào)形式。

   2 TMS320F2812的SPI工作原理

  TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器是TI公司最新推出的32位定點(diǎn)DSP(Digital signal o數(shù)字信號(hào)處理器)控制器,是目前控制領(lǐng)域最先進(jìn)的處理器之一。其頻率高達(dá)150MHz,大大提高了控制系統(tǒng)的控制精度和芯片處理能力。TMS320F2812芯片基于C/C++高效32位TMS320C28x DSP內(nèi)核,并提供浮點(diǎn)數(shù)學(xué)函數(shù)庫,從而可以在定點(diǎn)處理器上方便地實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算。在高精度伺服控制、可變頻電源、UPS電源等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,同時(shí)是電機(jī)等數(shù)字化控制產(chǎn)品升級(jí)的最佳選擇。

  圖1為SPI模塊與CPU接口結(jié)構(gòu)框圖。

  由圖1可知,SPI模塊數(shù)據(jù)傳輸由40、41、34、35引腳完成,其引腳功能見表1。

  TMS320F2812支持125種不同的波特率和4種不同的時(shí)鐘模式。根據(jù)SPI的工作模式(從動(dòng)或主控),引腳SPICLK可分別接收一個(gè)外部的SPI時(shí)鐘信號(hào)或由片內(nèi)提供SPI時(shí)鐘信號(hào)。

  在該設(shè)計(jì)中,SPI工作在主控模式,SPI時(shí)鐘由片內(nèi)的SPI產(chǎn)生并由SPICLK引腳輸出。TMS320F2812波特率的設(shè)置是由系統(tǒng)的低速外設(shè)模塊時(shí)鐘頻率LSPCLK和SPI主控制器中的SPIBRR寄存器的值決定的,其計(jì)算公式如下:

  SPI波特率=LSPCLK/(SPIBRR+1)SPIBRR=3~127

  SPI波特率=LSPCLK/4 SPIBRR="0"、1、2

  引腳SPICLK上的四種不同的時(shí)鐘模式是由時(shí)鐘極性位和時(shí)鐘相位位控制的,其中時(shí)鐘極性位選擇時(shí)鐘有效沿為上升沿還是下降沿,時(shí)鐘相位位則設(shè)定是否選擇時(shí)鐘的1/2周期延時(shí)。四種不同的時(shí)鐘模式如表2所示。

  3 TLC5620I簡(jiǎn)介

  TLC5620I是四路8位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),帶有緩沖基準(zhǔn)輸入端(高阻抗),包含上電復(fù)位功能以確??芍貜?fù)啟動(dòng),用5 V電源工作。每個(gè)D/A轉(zhuǎn)換的核心是帶有256個(gè)抽頭的單電阻,分別對(duì)應(yīng)256個(gè)可能的代碼。每個(gè)電阻串的一端連接到GND端,另一端由基準(zhǔn)輸入緩沖器的輸出饋電。通過使用電阻串保持單調(diào)性。線性度取決于電阻元件的一致性以及輸出緩沖器的性能。由于輸入端是經(jīng)過緩沖的,所以DAC對(duì)于基準(zhǔn)源總是呈現(xiàn)為高阻抗負(fù)載。每一個(gè)DAC的輸出由可配置增益輸出放大緩沖,它可以配置為一倍或兩倍增益。

  通過簡(jiǎn)單的3線串行總線可數(shù)字控制TLC5620I,此總線與CMOS兼容且易于與所有常用的微處理器作為控制器器件接口。11位的命令字由8位數(shù)據(jù)(D0~D7),2個(gè)DAC選擇位(A0、A1)和1個(gè)范圍位(RNG)組成。后者允許在一倍或兩倍輸出范圍之間作選擇。DAC寄存器是雙緩沖的,允許完整的新數(shù)值組寫入器件,然后DAC輸出通過LDAC端的控制同時(shí)更新。每個(gè)通道輸出的電壓V0由下式計(jì)算:

  V0=REF×(CODE/256)×(1+RNG bit value)

  式中,REF為相應(yīng)通道基準(zhǔn)電壓,CODE是從數(shù)據(jù)位(D7~D0)計(jì)算出的十進(jìn)制數(shù),RNG是范圍位串行控制字的0或1。

  4 TLC5620I和TMS320F2812的接口電路

  該設(shè)計(jì)中,引出4路D/A轉(zhuǎn)換通道電壓,均由LM358構(gòu)成電壓跟隨器輸出,如圖3所示。該圖為AD0和AD1口由LM358組成的同向放大電路。AD2和AD3的放大電路與之相同。

  TMS320F2812在引腳SPISIMO上將數(shù)據(jù)輸出,與之相對(duì)應(yīng)的是TLC5620I的DATA數(shù)據(jù)接收引腳:TMS320F2812的SPICLK引腳和TLC5620I的CLK引腳相對(duì)應(yīng),二者共用串行時(shí)鐘;TMS320F2812的IOPB1模擬控制TLC5620I的LOAD引腳電平,以鎖存數(shù)據(jù),更新輸出電壓。當(dāng)所有的數(shù)據(jù)傳輸完畢時(shí),控制LDAD引腳跳至低電平,所選擇的D/A通道的輸出電壓得到更新。由于TLC5620I的控制信號(hào)要求的VIH較高,所以需要將DSP輸出的SPI-CLK、SPISIMO以及I/O口模擬的CS信號(hào)的高電平提高,該設(shè)計(jì)采用MM74HC08器件來實(shí)現(xiàn)。

  5 軟件設(shè)計(jì)

  由于TLC5620I的工作頻率是1 MHz,故將DSP的SPI通信頻率也設(shè)置為1 MHz。程序采用C語言模塊化編寫,其流程如圖4所示,圖4a主程序完成系統(tǒng)初始化,中斷使能,等待中斷等工作;圖4b中斷服務(wù)程序主要完成輸出電壓的數(shù)字量計(jì)算和數(shù)據(jù)發(fā)送等工作。在編寫程序過程中,要注意TMS320F2812的低速外設(shè)預(yù)分頻和通信頻率間的關(guān)系。

  利用該實(shí)驗(yàn)程序,可以通過示波器在DACOUT0和DA-COUT1接口輸出端觀測(cè)到三角波,利用萬能表在DACOUT2接口輸出端測(cè)得電壓為2.475 V,在DACOUT3接口輸出端測(cè)得電壓為1.65 V。

  6 結(jié)束語

  以TMS320F2812與TLC5620I為例,詳細(xì)討論兩者的串口通信的硬件接口及軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換,擴(kuò)展TMS320TMS320F2812在控制領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。在設(shè)計(jì)過程中,充分利用TMS320F2812的SPI模塊,只有少量的數(shù)據(jù)線和控制線,使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化,提高了設(shè)計(jì)可靠性,并在實(shí)際應(yīng)用中效果良好使產(chǎn)品更便宜。

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