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1、摘要：MAX1168 是一种 16位的 ADC,它具有 8位输入通道，200kSPS的吞吐率。其特点是功率低，具有SPI/QSPI/MICROWIRE、DSP兼容的串行接口，能工作于多种软件可编程工作模式及电源管理模式，是目前体积最小的16位 ADC。本文介绍了MAX1168 的特性、工作模式，并在讨论其与DSP 适配性的基础上给出了具体的接口实例。关键词：MAX1168、DSP、接口设计1.引言ADC 是数字信号处理系统频繁用到的一个功能模块，它的性能直接影响到整个系统。本文所介绍的MAX1168 是 MAXIM 公司新推出的一种功率最低，体积最小的 16位 ADC，它的高性价比使它成为数据
2、采集、数字信号处理等系统中的理想器件。在MAX1168 与高速数字信号处理器（DSP）接口时，需要从软硬件的设计上仔细考虑时序等两者的适配性问题。基于这些考虑，本文首先介绍MAX1168 的特点、引脚功能及其工作模式，然后以TMS320C32 为例，分析了MAX1168 与 DSP 芯片的连接性要求和软硬件接口方法，并重点探讨了 MAX1168 与 DSP 之间的适配性问题。2MAX1168 的特点及引脚功能2MAX1168 的特点及引脚功能MAX1168 的主要特点如下1：*分辨率为 16位，转换误差为1LSB；*+5V 电源供电；*输入电压量程：0V 4.096V；*具有 SPI/QSPI
3、/MICROWIRE兼容的三线串行接口，能执行DSP 请求的转换操作；*带有片上振荡器，具有内、外部时钟；*8条模拟输入通道，可以对多通道进行扫描转换或对单通道进行连续转换；*通过对控制寄存器进行软件配置可使MAX1168 在多种模式下工作；*低功耗，要求的最大电流是2.9mA，最小电流是 145uA；MAX1168 采用的是 24针 QSOP 封装。图1所示为其引脚排列。各主要引脚的功能如下：AIN07：模拟输入端。DIN：串行数据输入端，用于与命令/配置/控制寄存器通信。DOUT：串行数据输出端。端为高时，DOUT 为高阻态。DSEL：转换数据位数选择端，其为逻辑0时是 8位转换方式；为逻
4、辑1时是 16位转换方式，不能使它悬空。DSPR：DSP 同步脉冲接收端。接收来自DSP 的同步脉冲后器件开始初始化操作。当用于 SPI/QSPI/MICROWIRE接口模式时,接到高电平。DSPX：DSP 同步转换输出端。收到来自 DSPX 的同步脉冲则表示转换结果的最高位MSB准备输出。不用DSP 接口模式时，将其悬空。SCLK：串行时钟输入端。当器件工作在外部时钟模式时，SCLK 控制整个转换过程及数据的输出。EOC：转换结束标志输出端。内部时钟模式中，的低电平表示转换已结束且DOUT 端将有数据输出；外部时钟模式中，的状态始终为高。CS：片选端。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心
5、整理-第 1 页，共 4 页 -3.MAX1168 的工作模式MAX1168 有多种工作模式，根据不同的分类方法都有：按接口方式可以将MAX1168 的工作模式分为SPI/QSPI/MICROWIRE 接口模式与DSP 接口模式。与SPI/QSPI/MICROWIRE 接口模式相比，DSP 接口模式多了DSPX、DSPR 两个用于与 DSP 进行通信的串行接口。按分辨率来分MAX1168 的工作模式又分为8位数据转换模式、16位数据转换模式，通过对 DSEL引脚的硬件设置或软件配置来完成对这两种工作方式的选择，硬件设置就是直接将 DSEL 端接高或低电平；采用软件配置时可以通过通用I/O 口向
6、 DSEL 端输出高低电平。在 SPI/QSPI/MICROWIRE 接口模式下根据参考时钟的不同，MAX1168 有内部或外部时钟转换两种工作模式，这两种时钟模式的指定是通过设置控制寄存器的BIT0 位实现的，0代表外部时钟模式，1代表内部时钟模式。当 MAX1168 采用 SPI/QSPI/MICROWIRE 接口模式，并且以内部时钟为参考时通过配置控制寄存器的BIT4，BIT3 两位可以指定是否采用对通道的扫描转换模式以及对哪些通道进行扫描转换。另外，MAX1168 还具有多种电源管理模式以确保器件的低功耗特性，控制寄存器的BIT2，BIT1 两位用于指定低功耗模式。4.MAX1168
7、与 DSP 系统适配性研究4.1 DSP 与 AD 转换器的连接性要求模/数接口是 DSP 处理系统中一个重要的组成部分。从数据传输方式来分，DSP 与 AD转换器的接口模式可分为：串行接口模式、并行接口模式。一般的AD 转换器芯片均采用并行的数字接口，这时DSP 与这些芯片的接口需要设计一定的译码电路，将转换芯片映射到DSP 芯片的 I/O 口地址，DSP 用 I/O 指令与模数接口芯片交换数据3。这种并行接口模式的软件设计简单、DSP 参与转换过程少，但是硬件电路较繁。有些DSP 芯片提供了可与串行口通信器件接口的串行口，这些DSP 就可以与串行AD 转换器直接相连或通过串行口通名师资料总
8、结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -信器件与 AD 转换器相连。这种串行接口模式在与低速A D 连接时比较简单，但是在软件设计过程中要考虑DSP 与 AD 转换器的时序兼容问题，必须将两者的时序设计好才能使它们可靠的工作。根据AD 转换器速度，又可把DSP 与 AD 转换器的连接分为简单接口模式、直接缓存模式、间接缓存模式4。4.2 MAX1168 与 DSP 芯片的接口MAX1168 具有与 DSP 兼容的串行接口，因此可以采用串行接口模式与DSP 连接；由于 MAX1168 的模数转换速度不是很高（200ksps）而且每次转换都需要同步脉冲启动，所以可以采用简单接
9、口模式。MAX1168 可以通过串行口与很多不同类型的DSP相连，下面给出MAX1168 与TMS320C32 的硬件接口，如图2所示。由于MAX1168 只有在外部时钟控制下才能工作于DSP模式，且MAX1168 的时钟要与TMS320C32 相匹配，所以可以使TMS320C32 与 MAX1168 共用同一个外部时钟，这里选择外部时钟的频率应在0.1MHz4.8MHz之间；MAX1168 与 TMS320C32 在工作时序上是可兼容的 5，因而可以使两者的数据线直接相连。这里，端控制信号由TMS320C32 给出，上的下降沿触发MAX1168 使其处于工作状态，倘若这时DSPR 端为逻辑低
10、则MAX1168 就进入 DSP 工作模式，此后可使一直为低。DSEL 端的控制可由软件编程或硬件电路实现，若由软件编程控制则需在初始化阶段完成对该位的赋值以确定数据转换位数。TMS320C32 通过 DSPR向 MAX1168 发出同步脉冲使MAX1168 进行初始化。MAX1168 通过DSPX向TMS320C32 发出同步脉冲通知对方转换结果将由DOUT端输出。转换结果传输完后TMS320C32 端会产生接收RINT中断，在接收中断子程序中对转换结果进行处理。TMS320C32 通过 DSPR 发出下一个同步脉冲启动新一次转换。对于 MAX1168 与 DSP 芯片之间的软件接口，主要是
11、DSP 与 MAX1168 的初始化，而中断子程序依具体应用而定。在 TMS320C32 的初始化过程中要将其串行口设为每一个字传输8位（或 16 位）数据，使能串行口中断，串行口的时钟设为外部时钟，通过接口控制寄存器将 FSX 等插针设为串行口输入输出插针，将通用外部引脚XF0 设为输出；在MAX1168的初始化过程中要将串行口时钟设为外部时钟，选择电源管理模式、要转换的模拟通道。软件设计流程如图3所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -上面根据AD 转换器与 DSP 的接口特点并针对特定的芯片，介绍了如何选择合适的接口模式。将 MAX1168 的输出数
12、据线与TMS320C32 芯片的串口直接相连，并在TMS320C32 芯片与 MAX1168 间建立待定的控制逻辑，由TMS320C32 芯片控制转换。这种接口的主要优点是电路简单，成本低，DSP的运算量不大，实时性好，数据采样频率低时尤为适用。但是，这种接口模式的不足在于由于每次转换都需要同步脉冲启动，所以数字信号处理器一次只能读入一位数据，因而运算处理能力低，故不适于较高速度的数据采集。4.3注意问题对于 MAX1168 和 DSP 芯片之间的接口，需要注意的主要问题包括：(1)确保 SCLK 端的时钟频率是4.8MHz（最大的时钟频率）时的占空比为 45%或55%，对于低频的情况要保证时
13、钟脉冲保持高或低电平的最短时间不少于93ns，必须保证最低时钟频率不能低于125KHz 时，因为这时采样电容的漏电会降低转换精度。(2)当 MAX1168 处于 DSP 工作模式时，不能进行扫描转换。(3)为了减小噪声，当器件工作在外部时钟模式时要关掉内部时钟。(4)转换过程中端的上升沿会中断转换，且使MAX1168 停止工作。5.结束语本 文 介 绍 的MAX1168所 具 有 的 功 率 低，8 位/16 位 数 据 可 调，具 有SPI/QSPI/MICROWIRE、DSP 兼容的串行接口，能工作于多种工作模式及电源管理模式，体积最小等特点使其应用变得很方便。文中通过分析它的各种工作模式及特点、它与DSP的适配性，并以与TMS320C32 的接口为例说明了它的方便简洁的特点。参考文献：1 MAXIM.Data sheets.MAXIM，2003，8 3 张雄伟,曹铁勇.DSP 芯片得原理与开发应用M.电子工业出版社，1996 4 于军,王庆伟等.数字信号处理器与高速ADC接口模式研究J.吉林化工学院学报,2003,3(1):61-63.5 王念旭等.DSP 基础与应用系统设计M.北京航空航天大学出版社，2002 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -