利用指令冗余解决ADS7825无法正常启动的问题

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中国科技信息２００５年第１８期 ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｓｅｐ．２００５
科　技　论　坛
利用指令冗余解决ＡＤＳ７８２５无法正常启动的问题
张娅莉　许永忠　米彦丽 中国矿业大学资源学院２２１００８
摘　要：ＡＤＳ７８２５是常用的可编程模数转换芯片，但由于该芯片对时序要求较高，所以常出现无法正常启动的问题。

对该芯片编程时应用软件抗干扰技术——指令冗余，解决了这一技术难题。

关键词：逐次逼近式模数转换器；单片机；指令冗余；数据采集
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＤＳ７８２５　ｉｓ　ａ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　Ａ／Ｄ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｔｈａｔ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｍｐｉｌｅｄ，　ｉｔ　ａｌｗａｙｓ　ｃａｎ’ｔ　ｍｏｖｉｎｇ　ｎｏｒｍａｌｌｙ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｄｅｐｅｎｄ　ｈｉｇｈｅｒ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｔｉｍｉｎｇ　ｗｉｔｈ　Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｏｕｔｐｕｔ．Ｉｆ　ａｐｐｌｙ　ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ　ｐｒｏｌｉｘ　ｉｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ　ｔｉｃｋｌｅｒ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅｓｏｌｖｅｄ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　Ｓａｍｐｌｉｎｇ　Ａ／Ｄ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ＭＣＵ　；　Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ　Ｐｒｏｌｉｘ；　Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ＡＤＳ７８２５是美国Ｂｕｒｒ—Ｂｒｏｗｎ公司生产的４
通道１６位、逐次逼近式模数转换器。

它的最大功
耗仅为５０ｍＷ，由单一的＋５Ｖ电源供电，可接受－
１０．０Ｖ￣＋１０．０Ｖ的模拟输入电压，ＡＤ转换后的数据
既可并行输出，又可串行输出，ＡＤＳ７８２５的转换
速度和精度在同类产品中是比较高的，因此是常用
的高速数据采集Ａ／Ｄ转换芯片。

见图１
图１
ＡＤＳ７８２５有几个引脚的时序关系很重要：
为片选引脚，为读／转换控制引脚，的下
降沿启动一次转换，的上升沿打开数据总线的
三态输出缓冲器，转换结果从数据总线输出。

为转换器的状态引脚，为低电平时表示
转换正在进行，为高电平时表示转换结束。

ＢＹＴＥ＝１数据总线上输出的是转换结果的低８位，
ＢＹＴＥ＝０时数据总线上输出的是转换结果的高８
位。

、、、ＢＹＴＥ之间的时序关系
见图２
图２
一，问题的提出
由图２可以看出，一般情况下，脚置低电
平，始终选中ＡＤＳ７８２５芯片，在端触发一
个低电平，就可启动ＡＤ转换，但每次启动ＡＤ转
换时，保持低电平的时间一般为４０ｎｓ，最大
不能超过１２ｕｓ，否则将影响读数的准确性。

检测
的输出，只有＝１时，才能读取数
据。

同时需要考虑ＢＹＴＥ位的低高逻辑来依次
读取数据输出的高８位和低８位。

如果用单片机控制ＡＤＳ７８２５，以上时序可
以如下编程实现。

为了读者阅读方便，暂时用
ＡＤＳ７８２５原引脚名出现在程序中，实际情况可
以分别单片机的Ｐ１口的几个引脚控制它们：
．．．．．．
ＣＬＲ　；片选中
ＣＬＲ　；为读／转换控制引脚置低
ＳＥＴＢ　；为读／转换控制引脚置高
（启动Ａ／Ｄ转换）
ＢＵＳＹ：　ＪＮＢ ＢＵＳＹ；等待数据转换完
毕
ＣＬＲ　ＢＹＴＥ；ＢＹＴＥ置０读转换结果高８位
．．．．．．
ＳＥＴＢ ＢＹＴＥ；ＢＹＴＥ置１读转换结果低
８位
．．．．．．
此程序看上去没有任何问题，也符合
ＡＤＳ７８２５时序的需要，在引脚做了一个上升
沿的启动，且ＣＬＲ　这句指令只需一个机
周即１ｕｓ（如果用的晶振是１２ＭＨＺ），满足最大
不能超过１２ｕｓ的要求。

但程序实际在线仿真时我
们发现：程序在ＢＵＳＹ：　ＪＮＢ ＢＵＳＹ这
一指令处原地等待，这说明始终为低电平，转
换始终不能结束，当然就不能从数据输出口获得转
换结果了。

二，问题的解决
问题经过理论分析和实践检验，我们发现，如
果始终默认低电平的初始状态，程序中虽
然只有一句ＣＬＲ　指令，结果仍然可能超过
了保持低电平的时间１２ｕｓ的要求，这会导致启动
失败，这个问题好解决，只要将ＣＬＲ　前加
一句ＳＥＴＢ　即可。

然而，这样改动程序后，ＡＤＳ７８２５仍偶尔出
现程序在ＢＵＳＹ：　ＪＮＢ ＢＵＳＹ这一指令处
原地等待的现象，导致高速数据采集系统工作不
稳定。

问题就出在对的置１置０再置１这几句
上。

从图２的时序分析可以看出：需要一
个类似波谷的启动脉冲，关键是这个低电平脉
冲的宽度。

像上面所说的方法启动ＡＤＳ７８２５，
这个低电平脉冲的宽度仅为１ｕｓ，虽然保持
低电平的时间一般为４０ｎｓ，但这在实际中是不适
用的，数字化的操作可能会导致这些靠时钟工
作的芯片步调不能保持一致。

因此可以这样解
决：分别对这个低电平波谷的三次逻辑命令增
强，即适当的将ＳＥＴＢ　、ＣＬＲ　、ＳＥＴＢ
这三句指令进行冗余处理：
．．．．．．
ＳＥＴＢ　
ＳＥＴＢ　
ＣＬＲ　
ＣＬＲ　
ＳＥＴＢ　
ＳＥＴＢ　
．．．．．．
这样ＡＤＳ７８２５就会正常启动了，经过实践，这
个方法可靠，系统工作稳定，的确值得推荐。

至于
指令冗余的长度参考器件的时序要求即可，
ＡＤＳ７８２５指令冗余两至三次就可正常启动了。

三，后记
冗余是单片机软件抗干扰中常见的方法，分
为指令冗余和ＲＡＭ数据冗余，本案采用的是指
令冗余。

在高速数据采集中可编程逻辑器件的使
用非常广泛，如果想提高系统的抗干扰能力，使
芯片更加稳定的工作，就需要设计者在时序的处
理上多考虑一些。

本文是笔者科研实践中总结的一点小经验，
不足之处请广大读者指正。

参考文献：
１．刘书明，马小平等著．数据采集系统芯片原理
与应用．西安电子科技大学出版社．２０００
２．赵保经等著．Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换器应用手册．上海
科学普及出版社．１９９５
３．ｗｗｗ．ｂｕｒｒ－ｂｒｏｗｎ．ｃｏｍ／ｄａｔａｂｏｏｋ／ＡＤＳ７８２５．ｈｔｍｌ
４．胡汉才著．单片机原理及其接口技术．清华大学
出版社．２００４。