基于arm的ad和da轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)

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1、基于ARM的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)基金項(xiàng)目：廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（編號：2005Z1—D0051）。摘要：近年來，傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起，為模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換的應(yīng)用注入新的血液。在此大趨勢下，本文介紹了在ARM系統(tǒng)下，通過對TI公司的TLC2543和DAC5573的控制，來實(shí)現(xiàn)A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具有良好可擴(kuò)展性，強(qiáng)大的可操作性，廣泛應(yīng)用在傳感器技術(shù)的各個方面。關(guān)鍵詞：A/D;D/A;TLC2543;DAC5573DesignofA/DandD/AchangesystembasedonARMAbstract：Theapplicationo

2、fA/DandD/Achangehavebeenenteringintoanewstepbasedondevelopmentofthesensornetworktechnologyinrecentyears.ThepaperintroducedthedesignofA/DandD/AchangethroughcontrollingTLC2543andDAC5573thatweremadefromTICompanybasedontheS3C4510system.Thesystemhadagreatexpansionandastrongoperation,

3、anditapplyinallaspectsofthetechnologyofthesensor.Keyword:A/D;D/A;TLC2543;DAC55730、引言傳感測試技術(shù)正朝著多功能化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、無線化的方向發(fā)展[1]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork）作為其中新興技術(shù)，是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。隨著電子產(chǎn)業(yè)數(shù)字化程度的不斷成熟，目前的控制電路以ARM系統(tǒng)為主體，同時在ARM系統(tǒng)下包含了很多數(shù)字電路和模擬電路的混合電路[2]。所以作為模擬和數(shù)字電路的接口的A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器，越來越受關(guān)注。人們對A

4、/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的要求也越來越高，新型的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù)不斷涌現(xiàn)[3]。A/D轉(zhuǎn)換器具有三個基本功能:采樣、量化和編碼。如何實(shí)現(xiàn)這三個功能，決定A/D轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作性能。A/D轉(zhuǎn)換器的類型很多，包括全并行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換,兩步型模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換,插值折疊型模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換,流水線型模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換,逐次逼近型模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換。本文要介紹的TLC2543采用逐次逼近型模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，SPI的電路接口，結(jié)構(gòu)簡單，面積和功耗小，而且不存在延遲問題。非常適合工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[4]。D/A轉(zhuǎn)換器由電阻陣列和n個電流開關(guān)(或電壓開關(guān))構(gòu)成，并按數(shù)字輸

5、入值切換開關(guān),產(chǎn)生比例于輸入的電流(或電壓)。一般按輸出是電流還是電壓、能否作乘法運(yùn)算等進(jìn)行分類。本文要介紹的DAC5573采用的是電壓輸出型。它采用內(nèi)置輸出放大器以低阻抗輸出，直接輸出電壓的器件僅用于高阻抗負(fù)載,由于無輸出放大器部分的延遲,作為高速DA轉(zhuǎn)換器使用。該ＤＡＣ具有高速IIC接口，而且功耗很低，能廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)控制、過程自動化控制及音頻處理中[5]。因此，TI公司的TLC2543和DAC5573無論從采樣精度到轉(zhuǎn)換時間上都是很先進(jìn)，完全能夠滿足設(shè)計(jì)者的要求。1、AD/DA轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)特點(diǎn)1、1擴(kuò)展性擴(kuò)展性包括兩部分：1、IIC的擴(kuò)展，

6、IIC的擴(kuò)展是通過把IIC接口標(biāo)準(zhǔn)的芯片放在同一個IIC接口上來實(shí)現(xiàn)的。它們是靠地址來識別，DAC5573有4個地址位，所以IIC總線上可以外接16個DAC5573，每個DAC5573有4路輸出，總共能擴(kuò)展成64路模擬量輸出。完全可以滿足設(shè)計(jì)系統(tǒng)的要求，如圖1.1所示。除了能夠接入DAC5573，還可以連接其他IIC接口的芯片來實(shí)現(xiàn)其他功能，例如可以增加PCA9555來擴(kuò)展IO，增加鐵電存儲器FM31256等。2、SPI擴(kuò)展，SPI的擴(kuò)展基于相同的數(shù)據(jù)輸出DOUT，數(shù)據(jù)輸入DIN，時鐘SCLK總線的基礎(chǔ)上，通過采用不同的片選SS引腳來擴(kuò)展，如圖1.2所

7、示。若要控制總線上的某一個芯片，只需把該芯片的SS引腳的電平拉低，就可以對此芯片進(jìn)行操作。所以理論上只要有足夠的IO口，可以連接無數(shù)個TLC2543。而IO口的擴(kuò)展可以通過PCA9555來實(shí)現(xiàn)。該設(shè)計(jì)完全能滿足系統(tǒng)對A/D轉(zhuǎn)換通道的要求。圖1IIC總線的擴(kuò)展圖2SPI總線的擴(kuò)展1、2可操作性強(qiáng)可操作性強(qiáng)主要體現(xiàn)在它們都能夠與5V和3.3V供電的處理器一起使用。對于TLC2543，雖然TLC2543采用5V的電源，但是由于它本身IO口的高電平識別范圍廣，2.7V到6V的電壓值都能準(zhǔn)確地識別成高電平。所以當(dāng)它接入現(xiàn)在常用的ARM系統(tǒng)時，不僅能夠正常使用。而

8、且把電壓的輸入范圍從0-3.3V增加到0-5V。提高了它的應(yīng)用范圍。為了讓DAC5573適應(yīng)大