ADS7864是Burr-Brown公司开发的12位6通道A/D转化器
，介绍了ADS7864的作业原理、内部结构、作业形式及编程关键，给出了ADS7864在电网谐波剖析仪中与数字信号处理器TMS320F206的接口运用实例，并且对DSP与A/D转化器的接口特色进行了总结。
关键词：ADS7864；A/D转化；数字信号处理器；谐波剖析仪
1 导言
跟着用电量的添加，电网的谐波污染变得日益严重，这就要求电力监控设备能够及时精确地对电网谐波重量进行监测。在笔者研发的电网谐波剖析仪中，运用ADS7864对各相关点的波形信号进行收集。实践标明，ADS7864的采样精度及稳定性是令人满意的。
ADS7864是Burr-Brown公司(已被德州仪器收买)开发的12位6通道A/D转化器，其主要特色如下：
6个模仿输入通道一起采样与坚持；
2μs转化时刻，500 kS/s采样速率；
全差分输入；
功耗低，为50mW；
6个FIF0寄存器；
全硬件操控。
2 内部结构和引脚阐明
图1所示为ADS7864内部结构框图，该器材含有2个2μs的逐次迫临模数转化器、6个差分采样与坚持扩大器、1个带REFIN和REFOUT引脚的+2.5V内部电压基准以及1个高速并行接口。6个模仿输入通道分红3对(A、B、C)。每个A/D转化器都有3对输入端(A0/A1、B0/B1、C0/C1)，能够一起采样、转化，因而能够坚持两个模仿输入信号的相对相位信息。每对通道都有一个坚持信号(HOLDA、HOLDB、HOLDC)使6个通道上的采样可一起进行。图2为ADS7864的引脚封装图，其引脚阐明如表l所示。
ADS7864既能够运用内部参阅电压源，也能够运用外部参阅电压源。从图1能够看出，当运用内部2.5 V参阅电压源时，REFOUT引脚应该衔接至REFIN引脚，这是一种常用方法。当输入模仿信号为2.4V~5.2 V之间时，能够运用1.2 V~2.6 V范围内的外部参阅电压源。
ADS7864只选用外部时钟(CIDCK)，当外部时钟为8 MHz时，A/D采样速率为500 kHz，与2μs的最小转化时刻相对应。
3 作业及操控形式
与MAXl97不同，ADS7864不选用寄存器进行转化操控，而是彻底依托外部引脚进行操控，尽管操控比较简单，可是却需占用部分硬件资源。
(1)A/D转化的发动
ADS7864的转化发动操控运用HOLDx引脚(HOLDA、HOLDB、HOLDC)，将一个或许一切的HOLDx信号拉低，则相应通道x的输入数据立即被置为坚持形式，通道x的转化随即开端。假如其他通道已处于坚持形式但还没有开端转化，通道x的转化则需列队等候直到上一轮转化完结停止。假如在一个时钟周期内不止一个通道进入坚持形式，并且HOLDA也是被触发的坚持信号时，通道A将首要开端转化，接着是通道B，最终是通道C。一旦某个特定的坚持信号变为低，其随后的脉冲将被疏忽，直到这次转化完结或器材复位。
在转化完结时(BUSY信号变高)，采样开关将封闭并且对挑选的通道进行采样。推迟随后的转化，以便对ADS7864的输入%&&&&&%彻底充电。推迟时刻取决于驱动扩大器，但应该至少有175 ns。
(2)转化成果的读取
ADS7864有3种不同的数据输出形式，用A2、A1和A0引脚挑选。如表2所列。
第一种是地址形式，在(A2 Al A0)=从000到101时，能够直接对特定的通道寻址。该通道的地址在RD的下降沿之前应坚持至少10 ns，并且只需RD为低就不能改动。
第二种是循环形式，在(A2 A1 AO)=110时，接口以循环形式作业。此刻，数据在第一个RD信号时从通道AO读取，接着是通道A1，随后是B0、B1、CO，最终是Cl(再次读取A0之前)。在一个复位信号之后或许对器材上电之后，通道A0的数据首要输出。
第三种是FIFO形式，在(A2 A1 A0)=11l时，该形式中，先读取首要被转化的数据。此刻，假如某个特定的通道最受注重、转化较频频(例如，获取特定通道的历史记录)，则每个通道就有3个输出寄存器用于存储数据。
ADS7864的输出为16位，12位输出数据存储于DBll(最高有用位)到DB0(最低有用位)。当DBll～DB0输出有用数据时，DBl5为l。这点关于FIFO形式十分重要。在DBl5变为O之前能够读取有用数据。DBl4、DBl3、DBl2输出通道地址，其详细信息与表2中A2、A1、AO的地址设置相对应。
为了添加规划的灵活性，ADS7864支撑不同宽度的数据总线。当数据宽度操控端BYTE被置为高电平时，ADS7864的16位数据输出端直接与16位数据总线相连；当BYTE端被置为低电平时，能够与8位数据总线衔接，在第一个RD信号时低8位数据在输出引脚DB7到DB0上读取，第二个RD信号时则读取高8位数据。
4 在电网谐波剖析仪中的运用
电网谐波剖析需求收集的数据包含三相线路的电压、电流共6个量(关于每条输电线路)，在以往的开发过程中，选用MAXl97进行数据收集，可是MAXl97不具备多通道一起采样坚持功用，在转化时不能确保6个模仿量采样时刻的一致性，影响了谐波剖析的精确性。
在谐波剖析仪的规划中，运用了TI公司的定点数字信号处理器TMS320F206(选用20 MHz有源晶体振荡器作为外部时钟)进行数据收集操控和剖析，因为DSP需求对采样数据进行每周期64点的接连FFT改换，运算比较复杂，所以最理想的采样数据位数应该为12位，留出4位作为运算时的溢出维护位，而不需求在软件规划过程中频频地进行归一化处理。因为12位精度的ADS7864具有6通道一起坚持扩大、适中的转化速率与精度以及双极性输入等特色，十分适用于电网谐波剖析仪的数据收集。TMS320F206(以下简称F206)与ADS7864的接口示意图如图3所示。
在许多相关文献中，为确保DSP运转速度与A/D转化器呼应速度相匹配，往往选用片内I/O口与A/D转化器接口，依托软件完结A/D转化器的片选(CS)与数据读取操控(RD)，这种方法尽管可确保操作的牢靠性，但一起也占用了DSP上的I/O口资源，并且具有接口衔接的A/D转化器数量十分有限。
经过仔细剖析，在电网谐波剖析仪的硬件规划中F206与ADS7864依然选用了传统的地址译码片选的接口方法，将F206的I/O空间挑选端IS与地址线ADl2～ADl5先输入可编程逻辑器材GAL22V10，再输出片选信号CS。F206的RD端直接与ADS7864的读数据操控端RD端衔接。
因为F206外部数据总线为16位，可将ADS7864的输出数据宽度操控端BYTE接地，16位输出直接与F206的数据总线相连。
因为在电网谐波剖析中要求一起对三相电压、电流信号进行采样，所以ADS7864的采样坚持发动操控端HOLDA、HOLDB、HOLDC直接与F206的I01端衔接，当I01输出低电平时，一起发动三组6路信号的采样坚持并进行转化。
在谐波剖析仪的规划中，ADS7864的数据读取选用地址形式，每次转化完毕后，由ADS7864的BUSY端经过反相器向F206的INT2端宣布中止信号，完结一次6路信号的采样转化共呼应3次中止，在每次中止服务程序中读取相应地址的转化数据。
5 完毕语
依据笔者长时刻的规划领会，在DSP与A/D转化器接口的硬件与软件规划过程中，有几个带有共性的问题需求引起满足的注重：
(1)地址树立时刻对接口的影响
在微处理器体系中为确保正确读取数据，在读数据操控信号RD有用前，需求提早树立地址总线信号，这一时刻称为地址树立时刻。在40 MHz主频时，F206的地址树立时刻最小值为8.5 ns，而ADS7864要求的地址树立时刻至少为10 ns(运用8MHz外部时钟时，下同)。明显，因为地址树立时刻的束缚，F206在40 MHz主频时不能选用传统的地址译码片选方法与ADS7864接口，为确保时序的要求，有必要运用I/0口。
当F206作业在20 MHz主频时，地址树立时刻为2l ns，则能够选用传统的地址译码片选方法与ADS7864接口，这也是本文实践运用的接口方法。
(2)数据树立时刻对接口的影响
为确保微处理器牢靠地读取数据，在距读数据操控信号RD上升沿一段时刻时，数据就应稳定地出现在数据总线上，这一时刻称为数据树立时刻。在ADS7864中，要求读数据操控信号RD和片选信号CS在输出数据有用前有必要坚持低电平至少30 ns，可是当作业在20 MHz主频时，F206的读数据操控信号RD所能供给的数据树立时刻在20 MHz主颍时最少为30 ns，明显是不能牢靠满足要求的，有必要运用F206的软件状况等候发生器来发生等候信号以读取数据。
综上所述，在DSP与A/D转化器的接口规划中，只需仔细剖析并充分考虑DSP运转速度与A/D转化器呼应时刻之间的联系，并充分发挥DSP上软件等候状况发生器的效果，彻底能够选用传统的地址译码片选方法完结DSP与A/D转化器之间的牢靠接口，然后节省名贵的I/O口资源。
