声强测试系统中DSP和ADC的接口电路

声强测试系统中MAX125与TMS320VC5409的接口

图1为声强测试系统的结构简图，图中多路声强信号在MAX125中实现A/D转换后，采样结果通过中断方式输入DSP中进行运算处理(FFT变换、相关分析、功率谱分析等)，处理结果由USB接口送至主控计算机存储和显示。CPLD实现模块接口控制逻辑，包括地址跟随、数据锁存等功能，8254则为MAX125等提供时钟信号，便于上位机对时钟信号的控制。

MAX125与TMS320C54的接口电路示图2，在系统中，多路声强模拟信号分别接MAX125的CH1A-CH4A和CH1B-CH4B通道上，MAX125实现A/D转换后通过接口读入TMS320C54进行信号处理。MAX125与TMS320C54之间的接口设计主要要考虑两个问题：3V和5V混合逻辑的设计：C54的外围工作电压为3.3V，而它的外围器件包括MAX125一般工作在5V，必须为DSP和外围芯片设计一个安全可靠的接口；速度匹配问题：MAX125的时序要求两次读操作之间的延迟时间不小于40nS, TMS320C54的指令执行周期为10nS.所以，DSP读写A/D时必须解决速度匹配问题。 

如图2所示，C54的数据总线挂有一个SN74LVT1645A，它是TI公司的3.3V和5V双向收发器， SN74LVT1645A可以看作两个8位收发器或一个16位收发器。收发的方向由两个方向控制引脚(DIR)控制。这样在数据总线上既可为DSP提供驱动5V数字电路的能力，也可为DSP提供5V信号读入的保护。所以使用SN74LVT1645A可以为DSP扩展多个外设提供可靠的接口，解决了3.3V和5V混合逻辑设计问题。TMS320VC54X与慢速器件接口可采用硬件或软件的方法插入等待状态。软件的方法插入等待状态的 方法是通过TMS320C54X内部一个软件等待状态寄存器实现的，它最多插入7可等待状态，非常方便。通过分析在与MAX125接口中最多插入三个等待状态即可，所以在接口中我们采用了软件插入等待周期的方法。时钟信号CLK和启动转换信号由可编程计数器/定时器8254为MAX125提供，8254则由上位机通过USB接口控制，从而上位机可以通过USB接口控制MAX125的采样频率。高速译码器SN74AHCT138用于产生MAX125所需的读写信号、和片选信号，简化了电路结构。TMS320VC54和MAX125之间采了中断控制的工作方式，在MAX125每完成一次A/D转换以后，它通过中断通知TMS320VC54读取数据，在MAX125进行A/D转换时，它不受MAX125的影响，这样提高了TMS320VC54的工作效率。

MAX125与TMS320VC54接口程序

下面给出了MAX125中4通道采样的接口程序，程序中采用中断方式读取数据。将MAX125的端口作为TMS320VC54扩展的外部存储单元。

MAX125端口占用的地址空间为：

工作方式编程地址ADIN=8000;

获取转换结果的地址ADOUT＝800C

ADIN    .set  8000h

ADOUT   .set  800Ch

DSPIN   .set  0800h   ；0800h为DSP内部

       数据缓存区间的首地址

中断矢量程序

int2: B INT

NOP

NOP

.space 13*4*16  

接口初始化程序

_c_int00:

LD    #0,DP            ;设置页指针

STM   #3000h,SP   ;设置堆栈指针

SSBX  INTM         ;关闭所有中断

STM   #0F4BFh,SWWSR ;设置等待

       发生器

ST    #3h,ADIN      ;设置B组四通道

      采样

STM   #0F6FFh,SWWSR ;设置等待

       发生器

STM   #0FFFFh,IFR    ;清除中断标志

       寄存器

STM   #0004h,IMR    ;开放中断2

RSBX  INTM             ;开放所有中断

中断子程序

INT   PSHM  AR3

PSHM  AR2

PSHM  AR0           ;保护现场

STM   #1,ARO          

STM   #2048,BK

STM   #ADOUT,AR2

STM   #DSPIN,AR3

RPT   #3

MVDD  *AR2,*AR3+0% ;

       四次读操作

POPM  AR0

POPM  AR2

POPM  AR3           ;恢复现场

RETE

.end

程序设计中要注意下面的问题：

MAX125的时序要求两次读操作之间的延迟时间不小于40nS,而TMS320VC5409的指令执行周期为10nS。所以，TMS320VC5409读写A/D时必须插入等待周期.在进行存储器写操作时，TMS320VC5409需两个机器周期；在进行存储器读操作时，TMS320VC5409只需一个机器周期。由此可以得出，在MAX125与TMS320VC5409的接口中，对MAX125的写操作至少需要插入两个机器周期；读操作时至少需要插入三个周期。

结语

本接口电路简单、成本低廉，充分利用了MAX125的多同道A/D转换功能和TMS320VC5409较强的数据处理能力，满足了多同道声强测量的要求。目前，该电路已运用于安徽省十五重点项目“智能声强测试系统”中，效果良好。