基于DSP的16通道声发射同步数据采集电路设计

2．2 VC5509A与ADS1278数据接口电路设计

ADS1278转换后的数据以串行方式通过引脚输出，可以通过FORMAT[2：0]来选择传输协议和数据格式。本文通过VC5509A的McBSP外设接口来接收ADS1278转换后的数据，该接口同时支持SPI和帧同步协议，能够方便的实现ADS1278的无缝连接。相比较而言，帧同步模式拥有更快的传输速度，所以本文选择了帧同步协议。

VC5509A与ADS1278采用帧同步协议的数据接口电路如图3所示，两片ADS1278以菊花链的方式级联。其中，U3的输入DIN接地，DOUT1连到U2的DIN输入；U2的输出DOUT1经D触发器后连到VC5509A的DR1引脚；U2和U3拥有相同的CLK、SCLK、SYNCn和FSYNC控制信号。

2．3 电源和基准电路设计

稳定、低噪声的电源是实现高精度数据采集的必要保证，该数据采集电路包含3种典型电源：ADS1278的1．8 V内核电源，3．3 V I／O口电源和5 V模拟电源。其中，5 V模拟电源通过具有较小纹波的LM7805线性稳压得到：3．3 V和1．8 V数字电源通过具有高电源抑制比和低噪声性能的电源芯片TPS73033和TPS73018获得。

基准电路在高精度数据采集电路的设计中起着至关重要的作用，它会直接影响到数据采集电路的精度和稳定性。本文采用了TI公司的一款低噪声、低温漂、精度极高的电压基准芯片REF5025为ADS1278提供参考电压。为使REF5025的输出性能达到最佳，在将基准信号送入ADS12 78之前添加了一级调理电路，用于进行阻抗匹配和滤波。

3 数据采集电路的底层软件实现

数据采集电路的底层软件实现包括配置和数据采集两部分。其中，配置又可分为两部分：一是对VC5509A本身的初始化，包括：CSL库、PLL、GPIO、I2C、定时器、McBSP、DMA和中断等：二是对ADS1278参数的设置，包括通道开启情况、工作模式和采样率等。数据采集工作主要是由DMA来完成的，CPU只负责切换缓冲区和处理数据等操作。

数据采集电路的底层软件工作流程如图4所示。系统上电后，首先完成初始化和ADS1278的配置工作；然后，CPU发出同步转换脉冲，启动数据转换，进入中断等待状态；与此同时由DMA来进行数据采集，当DMA存满缓冲区后触发中断；CPU进行切换缓冲区和数据处理等操作，然后返回等待下一次中断。

在上述过程中，DMA和CPU是并行工作的：即DMA专门负责存储数据，将数据搬移到缓冲区：而CPU则负责切换缓冲区并处理缓冲区内的数据。但同一时刻，CPU和DMA操作的是不同的缓冲区：当DMA向缓冲区0存储数据时，CPU处理缓冲区1的数据：而DMA向缓冲区1存储数据时，CPU

处理缓冲区0的数据。这样DMA和CPU实现了一种“乒乓”切换操作，使得DSP能够更加专注于数据处理，从而能够发挥最佳性能。