WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Інтерфейси АЦП. АЦП із послідовним інтерфейсом вихідних даних. АЦП із паралельним інтерфейсом вихідних даних - Реферат

Інтерфейси АЦП. АЦП із послідовним інтерфейсом вихідних даних. АЦП із паралельним інтерфейсом вихідних даних - Реферат

Реферат на тему:

Інтерфейси АЦП. АЦП із послідовним інтерфейсом вихідних даних. АЦП із паралельним інтерфейсом вихідних даних

Важливу частину аналого-цифрового перетворювача складає цифровий інтерфейс, тобто схеми, що забезпечують зв'язок АЦП із приймачами цифрових сигналів. Структура цифрового інтерфейсу визначає спосіб підключення АЦП до приймача вихідного коду, наприклад, мікропроцесора, мікроконтролера чи цифрового процесора сигналів. Властивості цифрового інтерфейсу безпосередньо впливають на рівень верхньої границі частоти перетворення АЦП.

Найчастіше застосовують спосіб зв'язку АЦП із процесором, при якому АЦП є для процесора як би однією з комірок пам'яті. При цьому АЦП має необхідну кількість адресних входів, дешифратор адреси та підключається безпосередньо до адресної шини та шини даних процесора. Для цього він обов'язково повинен мати вихідні каскади з трьома станами

Інша вимога спільної роботи АЦП із мікропроцесорами, яка називається програмним спряженням, є загальною для будь-яких систем, у які входять ЕОМ та АЦП. Існує кілька способів програмного сполучення АЦП із процесорами. Розглянемо основні

Перевірка сигналу перетворення Цей спосіб полягає в тому, що команда початку перетворення "Пуск" періодично подається на АЦП від таймера. Процесор знаходиться в циклі очікування від АЦП сигналу закінчення перетворення "Готовий", після якого виходить з циклу, зчитує дані з АЦП та відповідно до них приступає або до наступного перетворення, або до виконання основної програми, а потім знову входить у цикл очікування. Тут АЦП виступає в ролі ведучого пристрою (master), а процесор - веденого (slave). Цей спосіб майже не вимагає додаткової апаратури, але придатний тільки в системах, де процесор не занадто завантажений, тобто тривалість обробки даних від АЦП менша часу перетворення АЦП. Зазначений спосіб дозволяє максимально використовувати продуктивність АЦП.

Якщо тривалість обробки даних від АЦП складає помітно більше часу перетворення АЦП, можна використовувати варіант цього способу, що відрізняється тим, що сигнал "Пуск" надходить від процесора. Процесор виконує основну програму обробки даних, а потім зчитує дані з АЦП та знову запускає його. У цьому випадку процесор виступає в ролі ведучого пристрою, а АЦП - веденого

Просте переривання. Видавши команду "Пуск", процесор продовжує роботу за основною програмою. Після закінчення перетворення формується сигнал переривання, який перериває в процесорі обчислення та включає процедуру пошуку периферійного приладу, що послав сигнал переривання. Ця процедура полягає в переборі всіх периферійних пристроїв доти, поки не буде знайдено потрібний. Перевага цього способу в порівнянні з попереднім виявляється в більшій кількості перетворень за той самий час, якщо використовуваний АЦП працює повільно. Якщо ж АЦП швидкодіючий, то цей спосіб роботи може виявитися навіть повільнішим за попередній, тому що на обробку переривання потрібно значний час

Векторне переривання. Цей спосіб відрізняється від попереднього тим, що разом із сигналом переривання посилається і адреса програми звертання до даного АЦП. Отже, не потрібно перебирати всі периферійні прилади

Прямий доступ до пам'яті. Тут також використовується переривання, але на відміну від попередніх двох способів, управління по системі переривання передається на спеціальний інтерфейс, який і робить перезапис даних перетворення в пам'ять, минаючи регістри процесора. Це дозволяє скоротити тривалість переривання до одного такту. Номера комірок пам'яті зберігаються в адресному регістрі інтерфейсу. Для цієї мети випускаються ІМС контролерів прямого доступу до пам'яті.

У залежності від способу пересилання вихідного слова з АЦП у цифровий приймач розрізняють перетворювачі з послідовним та паралельним інтерфейсами вихідних даних. Послідовний інтерфейс повільніше від паралельного, однак він дозволяє здійснити зв'язок з цифровим приймачем значно меншою кількістю ліній та в кілька разів скоротити кількість виводів ІМС. Тому зазвичай паралельний інтерфейс використовується в паралельних та послідовно-паралельних АЦП, а послідовний - в інтегруючих. У АЦП послідовного наближення застосовуються як паралельний (наприклад, 1108ПВ2), так і послідовний (наприклад, АD7893) інтерфейси. Деякі АЦП послідовного наближення (наприклад, AD7892) мають інтерфейси обидвох типів.

АЦП із паралельним інтерфейсом вихідних даних

АЦП із паралельним інтерфейсом вихідних даних. У найпростіших випадках, характерних для паралельних АЦП та перетворювачів ранніх моделей, інтерфейс здійснюється за допомогою N-розрядного регістра збереження, що має три стани виходу. Тут N - розрядність АЦП. На рис. 20 наведено функціональну схему такого АЦП та часові діаграми роботи інтерфейсу

Рис.20 АЦП із паралельним інтерфейсом

На наростаючому фронті сигналу "Пуск" ПВХ перетворювача переходить у режим збереження та ініціюється процес перетворення. Коли перетворення завершене, на вихідну лінію "Готовий" виводиться імпульс, який вказує на те, що у вихідному регістрі АЦП знаходиться новий результат. Сигнали "CS" (вибір кристала) та "RD" (Читання) керують виведенням даних для передачі приймачеві

Для того, щоб спростити зв'язок багаторозрядного (N>8) АЦП із 8-розрядним мікропроцесором чи мікроконтролером у деяких ІМС (наприклад, МАХ167) реалізована побайтова видача вихідного слова. Якщо сигнал HВEN, керуючий режимом виводу, має низький рівень, то старші біти вихідного слова надходять на відповідні їм виводи (для 12-розрядного АЦП на виводи DO8...DO11). У іншому випадку вони подаються на виводи, що відповідають молодшому байтові (для 12-розрядного АЦП на виводи DO0...DO3).

АЦП із послідовним інтерфейсом вихідних даних

АЦП із послідовним інтерфейсом вихідних даних. У АЦП послідовного наближення, обладнаних найпростішою цифровою частиною, таких як 12-бітний МАХ176 чи 14-бітний МАХ121 вихідна величина може бути зчитана у виді послідовного коду прямо з компаратора чи регістра послідовного наближення (РПН), як це зазначено в п. 4.1. На рис. 21 представлена функціональна схема такого інтерфейсу (а) та часові діаграми його роботи (б).

Рис.21 Найпростіший послідовний інтерфейс

Тут наведена схема, що реалізує SPI-інтерфейс. Процесор є ведучим (master). Він ініціює початок процесу перетворення подачею зрізу на вхід "Пуск" АЦП. З тактового виходу процесора на синхровхід АЦП надходить послідовність тактових імпульсів. Починаючи з другого такту після пуску на виході даних АЦП формується послідовний код вихідного слова старшими бітами вперед. Цей сигнал надходить на MISO (master - input, slave - output) вхід процесора.

Найпростіший інтерфейс забезпечує найменший час циклу "перетворення - передача даних". Однак він володіє двома істотними недоліками. По-перше, переключення вихідних каскадів АЦП під час перетворення привносить імпульсну заваду в аналогову частину перетворювача, що викликає зменшення співвідношення сигнал/шум (наприклад, для АЦП AD7893 середньоквадратичне значення шуму при передачі даних під час перетворення майже в три рази більше, ніж при зчитуванні даних після перетворення). По-друге, якщо АЦП має великий час перетворення, то процесор буде зайнятий прийомом інформації від нього істотну частину обчислювального циклу. З цих причин сучасні моделі АЦП із послідовною передачею вихідних даних оснащуються вихідним регістром зсуву, у який завантажується результат перетворення з РПН. Часові діаграми такого інтерфейсу наведені на рис. 22.

Рис.22 Послідовний інтерфейс із передачею даних після закінчення перетворення

За заднім фронтом сигналу "Пуск" ПВХ переходить у режим збереження та починається перетворення. При цьому на відповідному виводі АЦП виставляється сигнал "Зайнятий". По закінченні перетворення починається передача даних. Процесор подає на синхровхід АЦП послідовність синхроімпульсів CLK. Якщо 8 < N < =16, то кількість синхроімпульсів зазвичай складає 16. При N < 16 спочатку замість відсутніх старших бітів передаються нулі, а потім вихідне слово старшими бітами вперед. До та після передачі даних вихідна лінія АЦП знаходиться у високоімпедансному стані

Збільшення тривалості циклу "перетворення - передача даних" у порівнянні з найпростішим інтерфейсом зазвичай не є несуттєвим, тому що синхроімпульси можуть мати велику частоту. Наприклад, для 12-розрядного АЦП послідовного наближення AD7896 мінімальний діапазон між відліками складає 10 мкс. З них послідовне читання даних займає тільки 1,6 мкс. при частоті синхросигналу 10 Мгц.

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве