主从模式的TLC320AC01与DSP的接口设计

    摘要：DSP应用系统中，大多有ADC和DAC通道。本文介绍一种集成了ADC和DAC于一体的TLC320AC01模拟接口电路与TMS320VC5402定点DSP的接口电路的硬件设计方法。该设计采用2片TLC320AC01芯片，工作于主从模式。最后给出一个软件实例说明主从模式下软件的实现方法。

    关键词：TLC320AC01 TMS320VC5402 DSP ADC DAC 主从模式 缓冲串口

在许多应用系统中，数字信号处理器DSP必须从多路模数转换器（ADC）通道获取信息，并且将经DSP处理后的数字信号传送到多路数模转换器（DAC）通道输出。关键问题是怎样在DSP系统中十分容易和高效地实现这些转换，因此必然涉及到接口电路的设计。本文介绍一种单片内集成了ADC通道和DAC通道的模拟接口电路TLC320AC01与TMS320VC5402缓冲串口的接口的设计实现方法，然后，基于这种接口电路的硬件设计，通过软件编程实现模拟信号的采集与回放。

1 芯片介绍

TMS320VC5402是TI公司生产的，从属于TMS320C54x系列的一个合作灵活、高速、具有较高性价比、低功耗的16位定点通用DSP芯片。其主要特点包括：改进的哈佛结构（1条程序存储器总线，3条数据存储器总线和4条地址总线），带有专用硬件逻辑CPU，片内存储器，片内外围专用的指令集，专用的汇编语言工具。TMS320VC5402含4K字的片内ROM和16K字的双存取RAM，1个HPI（Host Port Interface）接口，2个多通道缓冲单口MCBSP（Multi-Channel Buffered Serial Port），单周期指令执行时间10ns，双电源（1.8V和3.3V）供电，带有符合IEEE1149.1标准的JTAG边界扫描仿真逻辑。

TLC320AC01是TI公司生产的一个14位、音频（大约12kHz带宽）、内含抗混滤波器和重构滤波器的模拟接口电路，有一个能与许多DSP芯片相连的同步串行数字接口。其内部电路的配置和性能参数的设定，比如采样频率、滤波器带宽和增益高调整等，都可以通过对它内部的8个数据寄存器写入控制信息来实现。ADC通道与DAC通道同步操作，数据是以2的补码格式进行传输的。有3个基本的操作模式：单机模式、主从模式、线性编解码模式。在单机模式下，TLC320AC01能生成移位时钟和帧同步并用于单机的数据传输；主从模式下、1个TLC320AC01作为主机生成主移位时钟和帧同步信号，另外的模拟接口电路是从机；在线性编解码操作模式下，移位时钟和帧同步信号由外部电路生成，定时信号可以由任何一种编解码电路产生。TLC320AC01的典型应用包括调制解调器、语音处理、工业过程控制、光谱分析、作为DSP的模拟接口电路进行数据采集处理以及各种记录仪等。TLC320AC01C的工作温度范围是0～70℃。TLC320AC01有28脚的塑料J型针封装（带FN后缀）和64脚的塑料扁平封装（带PM后缀），体积较小，适应于便携设备。单一5V电源供电，工作时的最大功耗110 mW。

2 硬件连接

硬件连接电路原理如图1所示。

①TMS320VC5402与2片TLC320AC01的主时钟必须来源于同一外部时钟源。本设计采用10MHz的有源晶振作主时钟源，以消除噪声，并保持DSP与TLC320AC01接口电路协调工作。

②主模式的TLC320AC01的M/S端接高电平，从模式的TLC320AC01的M/S接地。

3 软件设计

3.1 软件编制过程

一旦完成了正确的硬件连接，接下来就可以进行软件编程调试了。要完成的工作包括：

①两个通道的区分。TLC320AC01的运行模式是主从模式：一个TLC320AC01是主，另一个是从。硬件上通过设置M/S的高低电平分配主从模式的TLC320AC01，软件上则通过检测从TLC320AC01所接收的信息字中的最低有效位将主与从分开。主的信息字的最低有效位是0，而所有从的信息字的最低有效位是1。主从模式下的TLC320AC01与TMS320VC5402的缓冲串口进行轮流通信。

②初始化。初始化操作过程包括通过TMS320VC5402的同步串口发送两串16位的数字信息到TLC320AC01。第一串为0000 0000 0000 0011B，14个最高有效位（bits 15～2）定义输出采样值为0，2个最低有效位（bits 1～0）说明下一个要传输的数据字属于二次通信（关于一次通信和二次通信的内容请参阅TLC320AC01的DATA SHEET）。第二个数据值用来对TLC320AC01的9个数据寄存器的某一个进行配置。Bits 15、14用来控制Modem中的相移，这里设为0；bit 13=0，表示这个数据值将写到TLC320AC01的某个寄存器；bits 12～8表示要配置的寄存器地址；bits 7～0包含要写到寄存器的值。9个寄存器的描述如下：R0大多数应用设为0，R1用来设置采样频率，R2用来设备低通滤波器的截止频率，R3进行相移控制，R4进行模拟输入输出的增益控制，R3进行相移控制，R4进行模拟输入输出的增益控制，R5用于使能高通滤波器，R6控制操作模式，R7控制从模式的串行通信，R8控制生成的帧同步脉冲数。

③用户代码的编写。完成音频信号采集与回放代码的编制。本设计采用中断方式，包括发送中断和接收中断。

3.2 部分关键代码

（1）初始化

包括TMS320VC5402的初始化和TLC320AC01的初始化。

；TMS320VC5402的初始化；

SSBX INTM ；使所有中断无效

ORM#0834h,PMST ；设备处理器方式状态寄存器PMST

STM #02492h,SWWSR ;所有外围两个等待状态

RSBX OVM ；使OVM=0

RSBX FRCT ；使FRCT=0，允许整数乘

STM #010h,IMR ;多通道缓冲串口接收中断使能

RSBX INTM ；使能所有非屏蔽中断

；TLC320AC01的初始化

SSBX SXM ；设置符号扩展模式

LD #PR1，DP ；以下三句设置TLC320AC01内部数据

LD PR1，A ；寄存器R1的值，其余寄存器的设置与此同

CALL AC01_2ND

……

RET

AC01_2ND；

RSBX INTM ；使中断有效

STH A，DXR10

STL A，DXR10

STL #0，DXR10 ；确保字被发送

SSBX INTM ；使中断无效

RET

（2）接收中断服务程序

这段程序包括通道的区分，方法是：使主TLCAC01首选写入，主TLCAC01的LSB是0，从TLCAC01的LSB是1。发送中断与此相同。

SBPREC：BITF DRR10，#1

BC loop1,TC

LD DRR10,A

AND #0fffch,A

STL A,DXR10

B loop2

Loop1: LD DRR10,A

AND #0fffch,A

STL A,DXR10

RETE

Loop2: RETE

结束语

基于上述硬件设计的方法，通过软件编程可以实现许多应用，如数据采集、处理和存储的数据采集卡，对采集的数据进行频谱分析和频谱分析仪，数字记录仪，以及调制解调器等。