摘 要：本文介紹了一種基于TMS320VC5416多路加速度采集與處理系統設計方法。該系統采用AD73360作為數據采集前端，通過DSPMcBSP和AD73360級聯，可實現多路模擬加速度信號實時采集和處理。
關鍵詞：TMS320VC5416；AD73360；加速度；數據處理
引言
多路加速度采集系統在平臺式慣導系統中起著至關重要作用。在早期產品中，控制和處理核心都采用馮·諾衣曼總線結構微處理器，由于其指令執行速度較慢，設計一個高性能實時采集與處理系統顯得比較困難。本文介紹了一種采用TMS320V C5416(DSP)作為處理器，用十六位高精度AD73360作為ADC多路加速度采集系統設計方法。
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圖1 系統硬件原理圖
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圖2 加速度信號預處理電路
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圖3 AD73360與TMS320VC5416接口電路圖
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圖4 系統軟件流程圖
系統硬件設計
系統由A/D轉換電路、DSP及其外圍電路和通信接口電路組成，如圖1所示。
A/D轉換電路設計
AD73360簡介
AD73360工作模式控制起來非常方便，當器件加電以后，DSP通過XF或者寫I/O 方式將AD73360片選SE引腳置為高電平，此時AD73360處于上電復位狀態，輸出同步幀信號SDOFS，當采用圖3接法時，可以通過DSPMcBSP串口向AD73360寫入控制字。AD73360由8個寄存器來控制，控制字字長為16位。
在用AD73360進行電路設計時，可直接用單極性輸入方式，也可采取差動輸入方式將單片AD73360接成三通道轉換器。不過在用AD73360器件內部參考電壓對模擬輸入前端進行直流偏置時，最好采用高輸入阻抗運算放大器進行隔離。
加速度信號預處理電路設計
加速度信號預處理電路主要對輸入多路加速度信號進行取樣、直流偏置和抗混疊濾波處理，具體電路如圖2所示。
在直流偏置之前，首先采用精密電阻網絡R1和R2對加速度信號進行取樣。為了盡可能提高A/D轉換精度，減小電路板體積，系統使用AD73360片內參考電壓REFOUT作直流偏置。在送到運算放大器OP2進行直流偏置之前，采用運算放大器OP1進行隔離，以確保ADCREFOUT端子沒有輸入、輸出電流，從而保證ADC片內精密電壓源電壓恒定和較高A/D轉換精度。最后，經R5和C1組成RC網絡，抗混迭濾波后送到AD73360進行A/D轉換。
AD73360與TMS320VC5416接口設計
AD73360片內集成有同步串口SPI，通過和DSPMcBSP簡單連接便可組成一個多通道同步數據采集系統。AD73360復位信號/RESET、片選信號SE分別由DSP器件/RESET和XF引腳通過一個上升沿雙D觸發器提供，這樣可以確保AD73360復位信號、片選信號和DMCLK保持同步，以免發生讀寫錯誤。McBSP輸入/輸出時鐘均由AD73360提供，即DSP同步緩沖串口工作于外部時鐘模式。通過多片AD73360級聯，最多可以實現48路同步采集系統(見圖3)。系統在收到主控單片機啟動命令后，將XF置為高電平，AD73360處于上電復位狀態，DSP將控制字依順序寫到所有AD73360中，最后啟動A/D轉換，系統開始對加速度信號進行采集。
DSP外圍電路和通信接口電路設計
DSP外圍電路包括時鐘、電源、復位以及片外程序存儲器電路。系統采用外部時鐘模式，電源和復位電路采用TI公司專用芯片TPS767D301和TPS3707-33。由于TMS320VC5416無片內Flash，因此系統采用AM29LV200B作為程序存儲器，此芯片是16位Flash