基于S3C2410A多个AD7656-1组成菊花链的数据采集系统
④菊花链中的每块AD7656-1的CONVST X(X=A、B、C)都要接主控处理器发送来的CONVERT信号，即配置为每块AD7656-1的V1～V6通道同时采样。
3 AD7656-1菊花链与S3C2410A接口设计
3．1 硬件电路设计
采用2片 AD7656-1配置成菊花链，可实现12通道同时采样，数据通过DOUT A口输出，S3C2410A用同步串行接口0(SPIO)接收数据，如图4所示。S3C2410A的GPEll引脚实现片上同步串行接口SPlO的 MISO功能，GPEl3(SCK)引脚实现SPIO接口的同步时钟输出，GPFO引脚配置为中断EINTO输入并与AD7656-1(1)的BUSY脚相连；GPBO设置为PWM输出，GPG9引脚没置为通用输出口，分别作为AD7656-1(1)和AD7656-1(2)的CONVST和CS的控制信号输入。AD7656-1连接外围电路时，必须对关键引脚进行必要的设置：AD7656-1(1)、AD7656-l(2)的DVCC、AVCC、 VDRIVE、REFIN／OUT和VSS引脚须并联一个1 μF的去耦电容；为了与S3C2410A的3．3 V的接口匹配，VDRIVE接+3 V电源；STBY接VDRIVE，选择正常模式；RANGE接地表示选择输入范围±10V；H／s接数字地选择为硬件配置；SER／PAR接 VDRIVE，RD接数字地，选择为串行模式。AD7656-1(1)的DCEN接VDRIVE，配置为菊花链模式，且SEL A接VDRIVE，SEL B、C，DCIN A、B、C接数字地；AD7656-1(2)的DCEN接数字地，配置为非菊花链模式，且SEL A接VDRIVE，SEL B、C，DCIN B、C接数字地。具体配置如图5所示。
3．2 数据采集传输流程
通过定时器中断来控制信号的采样间隔，设定S3C2410A的定时器0作为采样定时器，并设置其工作于PWM方式，定时器0的PWM输出TOUTO作为AD7656-1的模数转换控制信号CON-VST的输入，引脚GPFO (EINTO)设置为下降沿触发。A／D采样操作时序如图6所示。当采样定时器中断发生，TOUTO(引脚GPBO)输出高电平，发送CONVST信号给菊花链上的每个AD7656-1开始模数转换。3μs后12个通道的数据全部转换完，BUSY信号从高电平向低电平转换，触发EINTO中断，开始数据传送；GPG9输出低电平给AD7656-1(1)和AD7656-1(2)的CS引脚，同时S3C2410A的SPI通道0开始读数据。读完12个通道的转换结果后，GPG9恢复高电平输出，TOUTO输出低电平，完成一次采样。等待下一个采样定时器中断发生，进行下一个采样。可通过设定定时器0的内部寄存器TC-MPBO的值来控制TOUTO输出高电平的宽度TPH。
AD7656-1通过DOUT A发送采集到的数据给S3C2410A，其发送时序如图7所示。当BUSY从高电平返回低电平时表示转换结束，触发外部中断，EINTO，通知 S3C2410A启动SPI接收数据，CS信号变为低电平开始串行传输。在整个传输过程中，CS一直维持低电平，直到传输完为止。
3．3 软件设计
在对三相交流电进行数据采集过程中，每个周期要求采样256点，即20 ms采样256点，也就是每78．125μs采样一次。S3C241OA定时器O每78．125μs发生一次定时中断，启动A／D转换。12个通道的数据全部转换完后，BUSY信号变低触发外部中断0，通知S3C2410A读取数据。S3C2410A输出片选信号CS给AD7656-1，并通过SPIO开始读取转换结果。SPIO配置为主入从出(MISO)和MDA接收模式，因其只接收数据，故需同时发送哑元“OxFF”。把12路数据读完，退出中断，等待定时器下一次定时到，启动下一次转换。待256点数据转换完之后，暂停定时计数，进行数据处理。完成后再次启动定时，完成下一个周期的256点采集，流程如图8(a)所示。其包括两个中断子程序：采样定时器中断子程序，用于启动采样信号CONVST并给外部中断0置位，允许响应BUSY下降沿触发中断，如图8(b)所示；外部中断0(EINTO)子程序，用于启动SPIO接收数据，如图8(c)所示。
4 结 论
本文介绍了16位模数转换芯片AD7656-1的菊花链工作原理，设计了基于AD7656-1菊花链与S3C2410A数据采集接口，可实现12通道、高精度的ADC。SPI串行传输具有占用微处理器I／O资源少，硬件连接简单等特点。当菊花链中AD7656-1芯片数量较多时，为了提高数据传输效率并满足实时性要求，可以采用2个或3个串行口传输数据。主控处理器也可以采用DSP芯片，同样能实现菊花链。本设计方案可广泛应用于电力系统电能质量监控、变电站保护测控IED等嵌入式系统。
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