作者：中国工程物理研究院电子工程研究所 张登洪 包晓瑜

    摘 要：本文介绍了一种基于tms320vc5416的多路加速度采集与处理系统的设计方法。该系统采用ad73360作为数据采集前端，通过dsp的mcbsp和ad73360级联，可实现多路模拟加速度信号的实时采集和处理。

    关键词：tms320vc5416；ad73360；加速度；数据处理

    引言

    多路加速度采集系统在平台式惯导系统中起着至关重要的作用。在早期的产品中，控制和处理核心都采用冯·诺衣曼总线结构的微处理器，由于其指令执行速度较慢，设计一个高性能的实时采集与处理系统显得比较困难。本文介绍了一种采用tms320v c5416(dsp)作为处理器，用十六位高精度ad73360作为adc的多路加速度采集系统设计方法。

    图1 系统硬件原理图

    图2 加速度信号预处理电路

    图3 ad73360与tms320vc5416接口电路图

    图4 系统软件流程图

    系统硬件设计

    系统由a/d转换电路、dsp及其外围电路和通信接口电路组成，如图1所示。

    a/d转换电路设计

    ad73360简介

    ad73360工作模式控制起来非常方便，当器件加电以后，dsp通过xf或者写i/o 的方式将ad73360的片选se引脚置为高电平，此时ad73360处于上电复位状态，输出同步帧信号sdofs，当采用图3的接法时，可以通过dsp的mcbsp串口向ad73360写入控制字。ad73360由8个寄存器来控制，控制字字长为16位。

    在用ad73360进行电路设计时，可直接用单极性输入方式，也可采取差动输入方式将单片ad73360接成三通道转换器。不过在用ad73360器件内部参考电压对模拟输入前端进行直流偏置时，最好采用高输入阻抗的运算放大器进行隔离。

    加速度信号预处理电路设计

    加速度信号预处理电路主要对输入的多路加速度信号进行取样、直流偏置和抗混叠滤波处理，具体电路如图2所示。

    在直流偏置之前，首先采用精密电阻网络r1和r2对加速度信号进行取样。为了尽可能提高a/d转换精度，减小电路板的体积，系统使用ad73360片内参考电压refout作直流偏置。在送到运算放大器op2进行直流偏置之前，采用运算放大器op1进行隔离，以确保adc的refout端子没有输入、输出电流，从而保证adc片内精密电压源电压恒定和较高的a/d转换精度。最后，经r5和c1组成rc网络，抗混迭滤波后送到ad73360进行a/d转换。

    ad73360与tms320vc5416的接口设计

    ad73360片内集成有同步串口spi，通过和dsp的mcbsp简单连接便可组成一个多通道同步数据采集系统。ad73360的复位信号/reset、片选信号se分别由dsp器件的/reset和xf引脚通过一个上升沿双d触发器提供，这样可以确保ad73360的复位信号、片选信号和dmclk保持同步，以免发生读写错误。mcbsp的输入/输出时钟均由ad73360提供，即dsp的同步缓冲串口工作于外部时钟模式。通过多片ad73360级联，最多可以实现48路同步采集系统(见图3)。系统在收到主控单片机的启动命令后，将xf置为高电平，ad73360处于上电复位状态，dsp将控制字依顺序写到所有ad73360中，最后启动a/d转换，系统开始对加速度信号进行采集。

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