TMS320F2812是高的DSP，其運(yùn)算速度快，工作時(shí)鐘頻率達(dá)150 MHz，指令周期可達(dá)6.67 ns以內(nèi)，低功耗（電壓1.8 V，I/O口電壓3.3 V）。采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)大的操作能力、迅速的中斷響應(yīng)和處理能力以及統(tǒng)一的寄存器編程模式。并且在片上集成了Flash存儲(chǔ)器，可實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。外部擴(kuò)展模塊（PIE）可支持96個(gè)外部中斷，45個(gè)可用。外圍設(shè)備包括3個(gè)32 bit的CPU定時(shí)器，16通道12 bit ADC（單個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間為200 ns，單路轉(zhuǎn)換時(shí)間為60 ns），它不僅具有串行外圍接口（SPI）和兩個(gè)串行通信接口（SCI），還有改進(jìn)的局域網(wǎng)絡(luò)（eCAN）、多通道緩沖串行接口（McBSP）和串行外圍接口模式[1]。

　　28X核提供了高達(dá)400 MIPS的計(jì)算帶寬，它能夠滿足大多數(shù)經(jīng)典實(shí)時(shí)控制算法，在工業(yè)自動(dòng)化、光傳輸網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制等領(lǐng)域擁有應(yīng)用前景。但是，在獲得其較高工作時(shí)鐘頻率150 MHz、低功耗的I/O口3.3 V電壓的同時(shí)，對(duì)其在電磁兼容和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換單元等實(shí)際應(yīng)用提出了更高的要求。有人懷疑TMS320F2812核內(nèi)數(shù)字地和模擬地連接設(shè)計(jì)有缺陷，但尚未得到TI公司的證實(shí)。TI公司發(fā)布了SPRA989[2]的ADC校準(zhǔn)文檔，僅修正了模數(shù)轉(zhuǎn)換的增益和偏移，與完全實(shí)用的要求尚有一定差距。本文從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，考慮其外圍設(shè)計(jì)因素，提高ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換。

　　1 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換分析以及測(cè)試方法

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡(jiǎn)稱ADC，通常是指一個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。 　　通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見(jiàn)的參考標(biāo)準(zhǔn)為的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換的，通常用輸出的數(shù)字信號(hào)的位數(shù)的多少表示。轉(zhuǎn)換器能夠準(zhǔn)確輸出的數(shù)字信號(hào)的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號(hào)的能力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。

　　A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過(guò)采樣、保持、量化及編碼4個(gè)過(guò)程。在實(shí)際電路中，有些過(guò)程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過(guò)程中是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。

　　一般來(lái)說(shuō)，AD比DA貴，尤其是高速的AD，因?yàn)樵谀承┨厥鈭?chǎng)合，如導(dǎo)彈的攝像頭部分要求有高速的轉(zhuǎn)換能力。一般那樣AD要上千美元。還有通過(guò)AD的并聯(lián)可以提高AD的轉(zhuǎn)換效率，多個(gè)AD同時(shí)處理數(shù)據(jù)，能滿足處理器的數(shù)字信號(hào)需求了。

　　影響ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換終結(jié)果的原因很多，諸如芯片內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換的增益和偏移引起的誤差，這些都是生產(chǎn)廠商控制和研究的領(lǐng)域，本文不作討論。本文只考慮用戶可以修改和控制的范疇，如修改外圍硬件設(shè)計(jì)減少輸入誤差、調(diào)節(jié)芯片參數(shù)減少輸入和轉(zhuǎn)換誤差、軟件濾波減少輸出誤差。圍繞這3個(gè)環(huán)節(jié)可細(xì)化分解為：硬件RC濾波輸入信號(hào)的影響、供電電源濾波的影響、芯片工作時(shí)鐘頻率的影響、芯片的ADC轉(zhuǎn)換窗口大小的影響、使用外部RAM的影響、輸出信號(hào)軟件濾波的影響以及上述方法的組合等[3，4]。

　　使用DH1718D－2雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源提供測(cè)試的輸入電壓信號(hào)，通過(guò)TDS2014數(shù)字存儲(chǔ)示波器測(cè)量輸入電壓信號(hào)，用含TMS320F2812的系統(tǒng)板IMEZ2812V3.4板進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)SEED－XDSPP仿真器，在計(jì)算機(jī)仿真軟件上監(jiān)測(cè)并記錄輸出電壓信號(hào)。

　　將上述設(shè)備按以下步驟進(jìn)行連接測(cè)試：

　?。?）將計(jì)算機(jī)和SEED－XDSPP仿真器通過(guò)并口連接。

　?。?）將SEED－XDSPP仿真器和IMEZ2812V3.4板通過(guò)JTAG口連接。

　?。?）將DH1718D－2雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電壓調(diào)至0～3 V，并連接至IMEZ2812V3.4板的JP4口的R_ADCINA6腳和DSP_VSSA（ADCLO）腳。

　　（4）用TDS2014數(shù)字存儲(chǔ)示波器測(cè)試輸入電壓信號(hào)，并用計(jì)算機(jī)仿真軟件觀測(cè)仿真測(cè)試結(jié)果曲線。

　?。?）分別增加輸入信號(hào)硬件濾波、電源濾波和軟件信號(hào)濾波及改變相關(guān)ADC寄存器值，并重復(fù)以上步驟測(cè)試。

　　先使用恒定電壓輸入信號(hào)比較不同設(shè)定方案的效果，然后對(duì)選定方案進(jìn)行全量程校核。

　　間接法不將電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字，而是首先轉(zhuǎn)換成某一中間量，再由中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。常用的有電壓-時(shí)間間隔（V/T）型和電壓-頻率（V/F）型兩種，其中電壓-時(shí)間間隔型中的雙斜率法（又稱雙積分法）用得較為普遍。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選用具體取決于輸入電平、輸出形式、控制性質(zhì)以及需要的速度、分辨率和。用半導(dǎo)體分立元件制成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器常常采用單元結(jié)構(gòu)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，模數(shù)轉(zhuǎn)換器體積逐漸縮小為一塊模板、一塊集成電路。

　　2 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試過(guò)程及狀態(tài)描述

　　取基準(zhǔn)狀態(tài)為：測(cè)試直連輸入信號(hào)，外部RAM，PLL=0x0A，HSPCLK=1，ADCCLKPS=2，CPS=1，ACQPS=0。其余狀態(tài)未加說(shuō)明的均為基準(zhǔn)狀態(tài)＋變化狀態(tài)。分別進(jìn)行ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試。

　　2.1 恒定電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試比較

　　圖1恒定電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試比較的12幅圖對(duì)應(yīng)測(cè)試狀態(tài)及結(jié)果如表1。

　　2.2 全量程電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換校驗(yàn)

　　通過(guò)以上測(cè)試恒定電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試比較，綜合考慮轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換時(shí)間，采用以下方案：硬件濾波輸入信號(hào)，軟件信號(hào)濾波10x10，電源濾波100 u，內(nèi)部RAM，PLL=0x0A，HSPCLK=1，ADCCLKPS=2，CPS=1，ACQPS=0。在上述狀態(tài)，ADC全量程轉(zhuǎn)換測(cè)試結(jié)果如表2。

　　通過(guò)圖2可以看出，上述方案不僅在恒定電壓2 V時(shí)可以提高ADC轉(zhuǎn)換，在TMS320F2812的ADC全量程范圍內(nèi)，均可以獲得較好的轉(zhuǎn)換。

　　通過(guò)以上ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：

　?。?）在外部RAM中運(yùn)行程序ADC轉(zhuǎn)換誤差較大。

　?。?）降低芯片主頻可以提高ADC轉(zhuǎn)換。

　　（3）增大采樣窗口可以提高ADC轉(zhuǎn)換，但轉(zhuǎn)換時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)。

　?。?）電源濾波可以提高ADC轉(zhuǎn)換。

　?。?）輸入信號(hào)硬件RC濾波可以大幅度提高ADC轉(zhuǎn)換。

　　（6）軟件濾波可以大幅度提高ADC轉(zhuǎn)換，但轉(zhuǎn)換時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)。

　　綜合考慮上述結(jié)論，可以采用2.2中建議的電源濾波＋硬件RC濾波＋軟件濾波方案來(lái)解決TMS320F2812的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量差的問(wèn)題。