电力系统中多通道同步采样AD7606与浮点DSP通信的设计与实现

电力系统中多通道同步采样ADC（AD7606）与浮点DSP

（ADSP-21479）通信的设计与实现

内容

1. 简介3

1．1 AD7606简介3

1．2 ADSP-21479简介4

2. AD7606和ADSP-21479配置与连接5

3. 时序分析6

4. 测试结果和结论7

4．1测试结果7

4．2结论10

5. DSP参考代码10

6. 参考文献12

1简介

1.1AD7606简介

AD7606是16位，8通道同步采样模数数据采集系统。AD7606完全满足电力系统的要求，具有灵活的数字滤波器、2.5V基准电压源、基准电压缓冲以及高速串行和并行接口。它采用5V单电源供电，可以处理±10V和±5V真双极性输入信号、同时所有通道均能以高达200kSPS 的吞吐率采样。

图1 AD7606的内部原理框图。

图2 AD7606的管脚图。• A Vcc模拟电源，4.75V~5.25V

• Vdrive逻辑部分电源

• Vdd模拟输入部分正电压

• Vss模拟输入部分负电压

• DGND 数字地

• AGND 模拟地

1.2ADSP-21479简介

ADSP-21479是SIMD （单指令多数据）SHARC家族中的一员，它基于65nm的最新工艺，具有低成本，低功耗的的特点，是一颗集成有大容量片上SRAM和ROM的32/40位浮点DSP。ADSP-21479是性能出色，266MHZ/1596MFLOP：

• 266 MHz/1596FLOPS SIMD SHARC内核，支持32-bit浮点、40-bit浮点以及16/32-bit 定点数据类型

• 支持多达5 Mb 片内SRAM

• 支持16位宽SDR、SDRAM存储器接口

• 数字应用接口DAI，支持多达8个的高速同步串口(SPORT)及SPI串口

• 2个精确时钟发生器

• 20线数字I/O端口

• 3个定时器、UART、I2C兼容接口

• ROM/JTAG安全模式

• 供应196引脚CSP_BGA封装与100引脚LQFP封装产品，适合于工业客户的要求• 供应商业级、工业级温度与汽车级温度等级产品

图3 ADSP-21479的内部原理框图。

2AD7606和ADSP-21479配置与连接

AD7606芯片的供电采用单5V供电，见图4所示：

图4。AD7606供电示意图。

AD7606采用硬件配置方式，具体配置如下：

1) 设置RANGE=0时，模拟输入范围是±5Vref。

2) 设置/PAR /SER/BYTE SEL为高电平，选择使用串行模式。

3) CONVSTA, CONVSTB ,使用同源激励。

4) 设置REF SELECT=0 ,使用外部参考电压

SHARC ADSP-21479 SRU设置：

SPORT0_SCLK ◊ DAIP 1

SPORT0_FS ◊ DAIP 4

SPORT0_DA ◊ DAIP 5

FLAG4 ◊ DPI_PIN1

FLAG5 ◊ DPI_PIN2

根据以上配置，ADSP-21479通过SPORT口与AD7606联系的系统示意图如图5所示：

图5 采用串行方式时，AD7606与ADSP-21479硬件连接示意图

3时序分析

AD7606工作时序如图6，通过DSP的FLAG信号驱动CONVST A/B信号启动转换过程，BUSY标志着工作状态，连接到DSP的中断输入。BUSY为高时表示处于转换状态，转换完毕后高到低的下降沿引起DSP中断，DSP在响应中断通过SPORT0读取8通道ADC转换好的数据。

图6 AD7606串行读取数据时序

ADSP-21479 SPORT口的时序如图7所示，在FS信号启动后，数据随着时钟节拍被读取。我们选择SPORT数据宽度是32位，那么四次FS信号即可读取八个通道的数据。

图7 ADSP-21479 SPOR T串行数据接收时序

4测试结果和结论

DSP软件设置50K的采样信号，对8个通道的数据进行同时采样。各模拟通道输入信号分别为：通道5连接1KHz正弦波，其余通道接地。

4.1测试结果

1) 利用VDSP5.0++ 的plot窗口(VDSP->View->Debug Windows->Plot)观察5通道数据，

1. 通道5提取到1KHz正弦波;

4.2结论

这种连接方式只使用DSP的一个串行SPORT口即可同时读取8路ADC的数据。但由于8路数据都通过一路数据输出给DSP，而AD7606支持的最高串行时钟频率有限，模数转换还要占用一部分采样周期，因此串行输出的连接下，AD7606不能工作在最高200KSPS采样率下。

根据AD7606数据手册，AD7606的SCLK上限为23.5MHz。FLAG信号驱动CONVST A/B 信号，单路串行输出八通道数据。不考虑转换时间最高采样率可达23500000/（16×8）=183.5kHz，由于每个周期数据转换将消耗一定时间，所以实际无法达到此速度。假设采样周期用Tconvst 表示，根据AD7606数据手册，模数转换时间为3.45us，所以Tconvst-3.45us代表采样周期中传输数据的时间。八通道总数据量为128个时钟周期，所以(Tconvst-3)/128近似为每bit数据的时钟周期。由于SCLK最大为23.5MHz，据此可以推算出此模式下最高采样频率：(Tconvst(max)-3.45)/128 = 1/23.5

Tconvst(max)≈8.89us

即最高采样率为1/ Tconvst(max) = 112KSPS

同理可知,若采用两口同时输出转换数据，即启动2个SPORT分别读取8个通道的数据，实际最高采样率能达到161K SPS。

当AD7606采用并行方式输出到DSP时，即可得到最高200KSPS采样率。

5DSP参考代码

1. 配置SRU

// This function will setup the SRU Registers

voidInitSRU(void)