地質(zhì)探測系統(tǒng)采用32位浮點TMS320C6713做控制器，利用其高度優(yōu)化的處理器結(jié)構(gòu)和獨特的指令系統(tǒng)，對ADS1256采集到的數(shù)據(jù)進行高效實時的控制、分析與處理。

芯片介紹

ADS1256的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，該器件主要由模擬多路開關(guān)（MUX）、輸入緩沖器（BUF）、可編程增益放大器（PGA）、四階△一￡調(diào)制器、可編程數(shù)字濾波器、時鐘發(fā)生器、控制器和串行SPI接口等組成?？蛇m合于采集最高頻率只有幾千赫茲的地質(zhì)探測系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)輸出速率最高可為30K采樣點／秒（SPS），有完善的自校正和系統(tǒng)校正系統(tǒng)。2400MIPS/1800MFLOPS的定點和浮點運算，片內(nèi)集成兩個乘法器，運算能力達到600MMACS，在本系統(tǒng)中采用了多路AD采集，因而TMS320C6713可極大地滿足系統(tǒng)對信號處理實時性的要求。并且TMS320C6713有兩個互相獨立的MCBSPS口，可以配置為SPI口與ADS1256進行讀寫和控制。

ADS1256內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

設計方案

我們在系統(tǒng)中采用多個ADS1256并行工作，每個ADC共享系統(tǒng)時鐘，保證了每個ADC對輸入進行同步采樣。為了筒化硬件接口，系統(tǒng)中只有到一個中斷引腳。在這里只給出DSP和其中一個ADC的原理圖。ADS1256通過SPI串行數(shù)字接口和DSP的多通道緩沖串口（MCBSP）進行通信。

系統(tǒng)原理圖

DSP與ADS1256接口設計

1．ADS1256設計要點

ADS1256的設計要點主要包括內(nèi)部參數(shù)設置和串口的配置。ADS1256工作過程的建立主要通過對11個獨立寄存器的設置來完成，這些寄存器包括了所有需要設置的信息，如采樣速度、模擬多路開關(guān)、PGA設置、I／ｏ選擇、自校準等。表1給出了ADS1256的主要寄存器狀態(tài)，其中包括：狀態(tài)寄存器ｓ，rAll7S、模擬多路開關(guān)寄存器MUX，ADTMS320C6713在300MHz的時鐘頻率下實現(xiàn)控制寄存器ADCON和數(shù)據(jù)速度寄存器DRATE。

表1ADS1256主要寄存器狀態(tài)

ADS1256采用四線制（時鐘信號線SCLK，數(shù)據(jù)輸入線DIN、數(shù)據(jù)輸出線DOUT和／CS）SPI通信方式。ADS1256只能工作在SPI通信的從模式下，設計時可以通過DSP來控制ADS1256片上的寄存器，并通過串EL讀寫這些寄存器。串口通訊時，必須保持／CS為低電乎。DRDY引腳用來表明轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)完成，DRDY為低表明轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成。在SPI通信過程中，可同步地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)也可利用SCLK和DIN、DOUT信號同步移動，SCLK信號要盡量保持干凈以免發(fā)生數(shù)據(jù)錯誤，在SCLK的下降沿，可通過DIN向ADS1256發(fā)送數(shù)據(jù)，而在SCLK的上舟沿，可通過DOUT從ADS1256讀取數(shù)據(jù)。圖３所示為SPI通訊時序關(guān)系。

2．硬件設計

在TMS320C6713中有2個多通道緩沖串口（MCBSP），它是一種同步串行接口，支持多種通信方式和SPI協(xié)議。SPI協(xié)議是一種4根信號線的串行接口協(xié)議，包括主／從兩種模式，通過串行數(shù)據(jù)輸入、串行數(shù)據(jù)輸出、移位時鐘、從設備使能等四個接口信號完成串行通信。MCBSP在設定為時鐘停止模式時，可以兼容SPI協(xié)議，MCBSP支持兩種2種SPI傳輸格式，可以通過對寄存器SPCR的CLKSTP位操作來設置。

ADS1256提供了一個SPI串行數(shù)字接口，可以靈活方便地和DSP進行通信，圖4給出了ADS1256與DSP相連的方式。ADS1256的SPI串行接口工作在從模式下，SPI的串行時鐘（SCLK）由DSP供給，片選信號（／CS）為低時SPI通信才有效。數(shù)據(jù)有效信號（／DRDY）用來指示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否完成，它在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中為高電平，一且數(shù)據(jù)結(jié)果有效則變成低電平，所以該信號常與DSP的某中斷輸入（／INT）相連，以便讓DSP及時響應來讀取轉(zhuǎn)換好的?數(shù)據(jù)。值得一提的是，／DRDY信號在ADC的工作參數(shù)發(fā)生改變或正在進行校正的時候以及復位之后也會處于高電平狀態(tài)，直到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)再次有效。DSP控制ADS1256的所有命令都是通過這個SPI串行接口的數(shù)據(jù)輸入端（DIN）輸送到ADS1256星去的。在ADS1256內(nèi)部有一系列寄存器，這些寄存器控制著ADC具體的工作參數(shù)，由SPI接口傳來的各種命令就是通過控制和更改相應的寄存器的值來間接控制ADS1256的工作狀態(tài)。當然，是有一些特定的字符來作為命令字的。

３．軟件設計

首先對TMS320C6713串口的配置和ADS1256通信數(shù)據(jù)的設置，串口通信字模塊如圖5所示。DSP內(nèi)部產(chǎn)生1MHz的串口時鐘，串口通信字長32位，分別為8位指令字節(jié)和24位數(shù)據(jù)字節(jié)。幀同步信號FSXO設為低有效，在每個串口通信字發(fā)送前一個CLKR0產(chǎn)生。FSXO和數(shù)據(jù)均在CLKR0下降沿送出，持續(xù)一個串口時鐘周期，以便ADS1256在上升沿有效采樣。