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模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7656與ARM控制器LPC2210的接口設(shè)計和實現(xiàn)
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原標(biāo)題：模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7656與ARM控制器LPC2210的接口設(shè)計和實現(xiàn)
一、系統(tǒng)概述
AD7656：16位6通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），支持250kSPS最大轉(zhuǎn)換速率，具有并行和串行接口模式。
LPC2210：基于ARM7TDMI-S內(nèi)核的32位微控制器，具備高速A/D轉(zhuǎn)換、PWM輸出、串行通信等功能，適合實時控制。
應(yīng)用場景：電力系統(tǒng)三相信號處理（如電壓、電流采樣）、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。
二、硬件接口設(shè)計
電源與去耦
AD7656供電：5V數(shù)字電源（DVCC）、5V模擬電源（AVCC）、3.3V驅(qū)動電源（VDRIVE）。
去耦電容：每個電源引腳（DVCC、AVCC、VDRIVE、REFIN/OUT、VSS）并聯(lián)10μF電解電容和100nF陶瓷電容，靠近芯片引腳放置。
數(shù)字接口
CONVST：LPC2210的PO.22引腳連接AD7656的CONVSTX引腳，啟動6通道同步轉(zhuǎn)換。
RESET：LPC2210的PO.23引腳連接AD7656的RESET引腳，控制復(fù)位。
BUSY：AD7656的BUSY引腳連接LPC2210的EINT1外部中斷引腳，轉(zhuǎn)換完成后觸發(fā)中斷。
片選與讀信號：LPC2210的片選信號（CS1）和讀信號（OE）分別連接AD7656的CS和RD引腳，地址范圍為
0x81000000H～0x81FFFFFFH。數(shù)據(jù)總線：AD7656的16位數(shù)據(jù)總線（D0-D15）直接連接LPC2210的16位數(shù)據(jù)總線。
電平匹配：由于LPC2210為3.3V I/O，AD7656為5V I/O，需串聯(lián)100Ω電阻進行電平匹配。
控制信號：
模擬信號輸入
信號調(diào)理：輸入模擬信號需經(jīng)過抗混疊濾波和限幅處理，調(diào)整至AD7656的輸入范圍（±10V或±15V）。
輸入引腳：AD7656的6個通道（CH1A-CH3C）分別連接三相電壓和電流信號。
參考電壓
內(nèi)部參考：AD7656內(nèi)置2.5V參考電壓，可通過REFSEL引腳選擇內(nèi)部或外部參考。
外部參考：若需更高精度，可外接高精度參考電壓源。
三、軟件實現(xiàn)
初始化
配置LPC2210的GPIO引腳為輸出模式（CONVST、RESET）或外部中斷模式（BUSY）。
設(shè)置定時器0用于定時采樣，每個周期采樣128點（20ms周期，每156.25μs采樣一次）。
數(shù)據(jù)采集流程
LPC2210將片選信號（CS1）和讀信號（OE）置低，從AD7656的16位數(shù)據(jù)總線讀取6路數(shù)據(jù)。
每次讀取1路數(shù)據(jù)，共需讀取6次。
啟動轉(zhuǎn)換：定時器中斷觸發(fā)后，LPC2210將CONVST引腳置低，啟動AD7656的6通道同步轉(zhuǎn)換。
等待轉(zhuǎn)換完成：AD7656的BUSY引腳變高后，LPC2210進入中斷服務(wù)程序，等待BUSY變低。
讀取數(shù)據(jù)：
數(shù)據(jù)處理：讀取完成后，退出中斷，進行數(shù)據(jù)處理（如FFT、功率計算等）。
中斷服務(wù)程序
BUSY中斷：檢測BUSY引腳狀態(tài)，轉(zhuǎn)換完成后觸發(fā)中斷，通知LPC2210讀取數(shù)據(jù)。
定時器中斷：控制采樣周期，確保每個周期采樣128點。
四、關(guān)鍵技術(shù)點
并行接口時序
AD7656的并行接口時序需嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)手冊要求，確保數(shù)據(jù)讀取的正確性。
CONVST上升沿啟動轉(zhuǎn)換，BUSY高電平表示轉(zhuǎn)換進行中，低電平表示轉(zhuǎn)換完成。
電平匹配
LPC2210與AD7656的I/O電平不匹配，需通過串聯(lián)電阻或電平轉(zhuǎn)換芯片進行適配。
抗干擾設(shè)計
數(shù)字地和模擬地分開布線，在電源輸入端單點連接。
AD7656芯片下方避免數(shù)字信號走線，減少干擾。
多通道同步采樣
通過綁定CONVSTA/B/C引腳，實現(xiàn)6通道同步采樣，確保相位一致性。
五、應(yīng)用示例
三相電能質(zhì)量監(jiān)測：同時采集三相電壓和電流信號，計算功率、功率因數(shù)、諧波等參數(shù)。
電機控制：實時采樣電機電流和電壓，實現(xiàn)閉環(huán)控制。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：用于工業(yè)自動化、電力監(jiān)控等領(lǐng)域。
六、總結(jié)
AD7656與LPC2210的接口設(shè)計充分利用了AD7656的高精度同步采樣能力和LPC2210的實時控制能力，適用于多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過合理的硬件連接和軟件設(shè)計，可實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集與處理。
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