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0引言
现在很多测控制系统为了提高抗干扰的能力,传感器输出信号多为 3线制的差分信号，如航空舵机的控制系统 ,通常采用的方法是把差分信号通过复杂电路处理再进行数据采集 ,这样不仅增加了硬件成本,还降低系统精度。本系统设计的基于 DSP和 LTC1859的 16位高精度数据采集系统 ,不仅可以实现多路的单信号输入 ,还可以实现多路差分信号的输入 ,对输入的信号的范围可以通过软件满足不同的要求，真正实现差分输入抑制共模噪声。
LTC1859是凌力尔特公司最新推出的一款高性能的 8通道、 16位、100ksps的 AD转换器,每个通道可通过软件实现 0~5V，0~10V，0~±5V，0~±10V的不同范围的输入电压，同时还可以实现单输入和差分信号输入的选择，可承受至 ±25V的故障保护。LTC1859的多路复用器可以配置为接受 4个差分输入、 8个单端输入、或差分与单端输入的组合。该器件提供了卓越的 DC性能，具有在整个温度范围内的 15位无漏失码和±3 LSBMAX INL。LTC1859具有较好的失调、满标度增益和通道至通道匹配。适用于多通道高分辨率应用，如仪表、数据采集系统和工业过程控制。它与 CPU之间采用的 SPI总线通信。LTC1859用单 5V电源工作，同时仅消耗 40mW功率。LTC1859还具有温度系数为 ±10ppm/oC的 2.5V内部基准，如果需要较高的准确度，还可以从外部驱动。对于那些对功耗敏感的应用， LTC1859提供了两种断电模式，在基准仍保持运行状态时功耗降至 27.5mW(打盹模式)，或基准完全断电时功耗降至 40uW(休眠模式)。LTC1857和 LTC1858分别是引脚兼容的 12位和 14位器件。本系统的 CPU为 TI公司的 TMS320C2407A，主频可达 40MHZ，它有标准的 SPI总线，丰富的外设，非常适合与 LTC1859构成高精度的数据采集系统和控制系统的。
1 硬件系统设计
本系统设计了由 2块 LTC1859构成 8通道的差分信号输入，也可以实现 16通道的单路信号输入，或者它们之间的组合，详细电路如图 1。本电路具有通用性，在实际应用中性能稳定，效果很好。下面针对 LTC1859芯片引脚对对电路进行详细分析。
CH0~CH7是8路模拟输入通道，在本系统中构成了4路差分输入信号，每路差分输入信号接3000P的滤波电容去干扰。 MUXOUT+、MUXOUT-为模拟复用器的正负输出，把它们连在ADC+、ADC-上进行正常操作。 Vref为2.5V的基准电压输出。 ODD为数字输出缓冲器的电源，这样使SPI总线上的数字信号的电压等于 ODD的接入电压，本系统采用的 DSP2407,它对输入的数字信号要求为3.3V,所以这里接的 3.3V电压，就不需要另加电平转换电路。 BUSY为输出转换器的状态，当正在转换中为低，转换结束变高，连在 DSP的I/O口上， SDO为SPI总线的串行数据输出，接在 DSP的SPISOMI引脚上，SDI为SPI总线的串行数据输如，接在DSP的SPISIMO引脚上 ,SCK为SPI总线的时钟，接在DSP的SPICLK上。RD为引脚SDO数字输出的能使信号，当 RD为低能使输出，当 RD为高SDO为高阻抗，该引脚接在 DSP的I/O口上，由于 LTC1859没有片选信号，为了让多片 LTC1859在总线上不发生冲突，把要工作的 LTC1859的RD置为低，把要没工作的LTC1859的RD置为高。CONVST为启动转换引脚。其它引脚分别接电源、数字地、模拟地，就不再详细介绍。
图 1 硬件系统图 Fig1 Hardware system configuration
2软件设计
由于采用标准 SPI总线通信，软件的关键是 DSP和 LTC1859之间的时序匹配，首先介绍 LTC1859软件配置。
2.1 LTC1859不管是在发送系统中还是接收系统中，都是在 SCK的下降沿传输，上升沿被捕获，这就要求 DSP在进行 SPI初始化时采用上升沿无延时模式。8位的控制字通过 SDI输入，用于配置 LTC1859以进行下一个转换，同时前一个转换输出在 SDO上输出，在数据交换的末端在 CONVST上施加一个上升沿启动被请求的转换。转换完成后，转换结果将在将在下一个数据传送周期提供。LTC1859的 8位命令控制字在首 8个 SCK的上升沿按时间顺序记录到 SDI输入中，SDI随后的输入的位被忽略。
控制字的8位定义如表 1
作者：李军民 祝红军 王瑞 来源：21IC电子网
