聲強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)中MAX125與TMS320VC5409的接口

圖1為聲強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖中多路聲強(qiáng)信號(hào)在MAX125中實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換后，采樣結(jié)果通過中斷方式輸入DSP中進(jìn)行運(yùn)算處理(FFT變換、相關(guān)分析、功率譜分析等)，處理結(jié)果由USB接口送至主控計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和顯示。CPLD實(shí)現(xiàn)模塊接口控制邏輯，包括地址跟隨、數(shù)據(jù)鎖存等功能，8254則為MAX125等提供時(shí)鐘信號(hào)，便于上位機(jī)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的控制。

MAX125與TMS320C54的接口電路示圖2，在系統(tǒng)中，多路聲強(qiáng)模擬信號(hào)分別接MAX125的CH1A-CH4A和CH1B-CH4B通道上，MAX125實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換后通過接口讀入TMS320C54進(jìn)行信號(hào)處理。MAX125與TMS320C54之間的接口設(shè)計(jì)主要要考慮兩個(gè)問題：3V和5V混合邏輯的設(shè)計(jì)：C54的外圍工作電壓為3.3V，而它的外圍器件包括MAX125一般工作在5V，必須為DSP和外圍芯片設(shè)計(jì)一個(gè)安全可靠的接口；速度匹配問題：MAX125的時(shí)序要求兩次讀操作之間的延遲時(shí)間不小于40nS, TMS320C54的指令執(zhí)行周期為10nS.所以，DSP讀寫A/D時(shí)必須解決速度匹配問題。 

如圖2所示，C54的數(shù)據(jù)總線掛有一個(gè)SN74LVT1645A，它是TI公司的3.3V和5V雙向收發(fā)器， SN74LVT1645A可以看作兩個(gè)8位收發(fā)器或一個(gè)16位收發(fā)器。收發(fā)的方向由兩個(gè)方向控制引腳(DIR)控制。這樣在數(shù)據(jù)總線上既可為DSP提供驅(qū)動(dòng)5V數(shù)字電路的能力，也可為DSP提供5V信號(hào)讀入的保護(hù)。所以使用SN74LVT1645A可以為DSP擴(kuò)展多個(gè)外設(shè)提供可靠的接口，解決了3.3V和5V混合邏輯設(shè)計(jì)問題。TMS320VC54X與慢速器件接口可采用硬件或軟件的方法插入等待狀態(tài)。軟件的方法插入等待狀態(tài)的 方法是通過TMS320C54X內(nèi)部一個(gè)軟件等待狀態(tài)寄存器實(shí)現(xiàn)的，它最多插入7可等待狀態(tài)，非常方便。通過分析在與MAX125接口中最多插入三個(gè)等待狀態(tài)即可，所以在接口中我們采用了軟件插入等待周期的方法。時(shí)鐘信號(hào)CLK和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)由可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8254為MAX125提供，8254則由上位機(jī)通過USB接口控制，從而上位機(jī)可以通過USB接口控制MAX125的采樣頻率。高速譯碼器SN74AHCT138用于產(chǎn)生MAX125所需的讀寫信號(hào)、和片選信號(hào)，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。TMS320VC54和MAX125之間采了中斷控制的工作方式，在MAX125每完成一次A/D轉(zhuǎn)換以后，它通過中斷通知TMS320VC54讀取數(shù)據(jù)，在MAX125進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，它不受MAX125的影響，這樣提高了TMS320VC54的工作效率。

MAX125與TMS320VC54接口程序

下面給出了MAX125中4通道采樣的接口程序，程序中采用中斷方式讀取數(shù)據(jù)。將MAX125的端口作為TMS320VC54擴(kuò)展的外部存儲(chǔ)單元。

MAX125端口占用的地址空間為：

工作方式編程地址ADIN=8000;

獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果的地址ADOUT＝800C

ADIN    .set  8000h

ADOUT   .set  800Ch

DSPIN   .set  0800h   ；0800h為DSP內(nèi)部

       數(shù)據(jù)緩存區(qū)間的首地址

中斷矢量程序

int2: B INT

NOP

NOP

.space 13*4*16  

接口初始化程序

_c_int00:

LD    #0,DP            ;設(shè)置頁指針

STM   #3000h,SP   ;設(shè)置堆棧指針

SSBX  INTM         ;關(guān)閉所有中斷

STM   #0F4BFh,SWWSR ;設(shè)置等待

       發(fā)生器

ST    #3h,ADIN      ;設(shè)置B組四通道

      采樣

STM   #0F6FFh,SWWSR ;設(shè)置等待

       發(fā)生器

STM   #0FFFFh,IFR    ;清除中斷標(biāo)志

       寄存器

STM   #0004h,IMR    ;開放中斷2

RSBX  INTM             ;開放所有中斷

中斷子程序

INT   PSHM  AR3

PSHM  AR2

PSHM  AR0           ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)

STM   #1,ARO          

STM   #2048,BK

STM   #ADOUT,AR2

STM   #DSPIN,AR3

RPT   #3

MVDD  *AR2,*AR3+0% ;

       四次讀操作

POPM  AR0

POPM  AR2

POPM  AR3           ;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)

RETE

.end

程序設(shè)計(jì)中要注意下面的問題：

MAX125的時(shí)序要求兩次讀操作之間的延遲時(shí)間不小于40nS,而TMS320VC5409的指令執(zhí)行周期為10nS。所以，TMS320VC5409讀寫A/D時(shí)必須插入等待周期.在進(jìn)行存儲(chǔ)器寫操作時(shí)，TMS320VC5409需兩個(gè)機(jī)器周期；在進(jìn)行存儲(chǔ)器讀操作時(shí)，TMS320VC5409只需一個(gè)機(jī)器周期。由此可以得出，在MAX125與TMS320VC5409的接口中，對(duì)MAX125的寫操作至少需要插入兩個(gè)機(jī)器周期；讀操作時(shí)至少需要插入三個(gè)周期。

結(jié)語

本接口電路簡(jiǎn)單、成本低廉，充分利用了MAX125的多同道A/D轉(zhuǎn)換功能和TMS320VC5409較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，滿足了多同道聲強(qiáng)測(cè)量的要求。目前，該電路已運(yùn)用于安徽省十五重點(diǎn)項(xiàng)目“智能聲強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)”中，效果良好。