給出了12位串行D/AMAX543在TMS320F206 DSP的采樣系統(tǒng)中實現(xiàn)量程自動轉換的具體方法，并對MAX543中R－2R電阻網絡結構進行了分析。討論了DSP的應用程序的設計,，并給出了程序流程框圖。

在弱信號檢測電路中,，經常會因為傳感器的移動,、測試信號類型變化等因素引起被測信號的改變。這時就需要對信號的增益進行調節(jié),，為使調節(jié)達到精密測量要求,，對于一些以DSP為信號處理機的采樣系統(tǒng)，應引入準確,、實時的量程自動轉換電路,。

量程自動轉換電路可以用運算放大器和模擬開關構成，但對這種精密的,、實時進行微調的電路,，我們采用一個由MAXIM公司的12位D/A轉換器MAX543組成的自動調節(jié)增益轉換電路。利用DSPTMS320F206異步串口靈活控制功能,，決定適當的信號放大倍數,。本文先介紹MAX534和TMS320F206的原理與特性，然后討論量程自動轉換電路的具體實現(xiàn)方法并給出具體匯編程序框圖,。

1 12位串行數模轉換器MAX543

1.1 MAX543原理及特性

MAX543是一種12位電流輸出,、乘法數模轉換器。它由一個12位的R－2R型DAC,、一個串行輸入并行輸出的移位寄存器,、一個DAC寄存器和控制邏輯電路組成。在時鐘信號（CLK）的上升沿,，串行數據輸入端（SRI）的串行數據移位進入MAX543,，當所有的數據進入后，LOAD端變?yōu)榈碗娖健?/p>

MAX543可采用5V單電壓供電，數字輸入為TTL或5VCOMS相兼容的電平,。MAX543采用的制作工藝可以保證±1/4LSB的線性度和優(yōu)于±1LSB的增益精度,。數字輸入采用了防靜電措施。

1.2 MAX543的內部電路及工作過程分析

MAX543的數模轉換電路由一個R－2R電阻網絡和NMOS模選開關組成,，如圖2所示,。根據輸入數據的變化來決定每一個模選開關是接地還是與Iout端相連。

圖3為MAX543的工作時序圖,。從第一個時鐘信號的上升沿開始,，MSB位開始移入MAX543，在隨后的時鐘周期里,，其余各位依次移入,。當所有數據輸入后，再延遲30ns,，LOAD端變?yōu)榈碗娖?，數據進入到12位DAC寄存器中，進一步控制NMOS模選開關,。

2 TMS320F206的異步串口分析

TMS320F206是TI公司生產的定點,、靜態(tài)COMS數字信號處理器。它采用先進的哈佛結構（將數據空間和地址空間的總線分離）,、具有片內外設,、片內存儲器及專用的運算指令集，這些特點使得此器件使用靈活方便,。TMS320F206的異步串口可用于不同期間的數據傳遞,。

2.1 接口管腳與寄存器

異步串口由以下管腳組成：

TX：TX端從異步串口發(fā)送移位寄存器（AXSR）發(fā)出串行數據。
     RX：RX端從異步串口接收移位寄存器（ARSR）接收串行數據,。
     IO0－IO3：通用I/O端口可以設置成為通用I/O端口,，也可以設置成為UART的握手信號。

兩個片內寄存器進行數據的發(fā)送和接收操作并且控制端口的操作：

·異步串行控制寄存器（ASPCR）ASPCR的I/O地址為FFF5H,，包括設置端口模式位,。允許和禁止自動波特率邏輯檢測，選擇中止位的數目,，允許或禁止中斷,。設置IO0－IO3，復位端口,。

·I/O狀態(tài)寄存器（IOSR）IOSR的I/O地址為FFF6H，包括輸入波特率,、各種錯誤狀況,、以及數據傳輸的狀態(tài)。檢測RX端的斷點,、IO0－IO3的狀態(tài),，并且檢測IO0－IO3的變化,。

2.2 異步串口的設置

ASPCR控制異步串口的操作。圖4給出了16位ASPCR的格式圖,。

2.3 I/O狀態(tài)寄存器的設置

IOSR返回異步串口和I/O口（IO0－IO3）的狀態(tài),。圖5給出了16位IOSR寄存器的格式圖，IOSR的I/O地址是FFF6H,。

3 TMS320F206 DSP異步串口控制程控放大器的具體實現(xiàn)

3.1 電路原理圖分析

具體實現(xiàn)的電路原理圖如圖6所示,，量程自動轉換電路由MAX543和AD公司出品的高速精密運算放大器AD711J組成，信號由DAC的RFB輸入,，參考電壓端（Vref）與信號輸出端相連,，運放的反向輸出端與MAX543的電流輸出端相連。

在MAX543和DSP的接口部分,，LOAD端與XF相連,，時鐘信號由IO0產生，IO1輸出控制增益的數據,。通過這種連接方式,，MAX543的R－2R電阻網絡起到了一個精密可調電阻的作用。

3.2 數字輸入值與量程自動轉換電路的放大倍數之間的關系

圖7給出的是量程自動轉換電路的簡化原理圖,。設輸入的電壓為Vi,，輸出電壓為V0，根據R－2R電阻網絡圖,，Vi和V0的關系式為：

其中Dj對應DSP輸出12位控制數據各位的值,。

這樣即可實現(xiàn)量程的自動調節(jié)。

3.3 TMS320F206 DSPD/A控制程序的設計

TMS320F206 DSP D/A控制程序首先使TMS320F206初始化,，所有的中斷均被屏蔽,，等待狀態(tài)寄存器也被清0。在初始化異步串口,，復位串口,，將IO0－IO3置為輸出，然后激活異步串口,。

在ADC初始化,，置XF為1，IO0輸出0,，對控制變量COUNT進行賦值,。從IO1移出MSB位，經過延時程序1,，再將時鐘信號變?yōu)?,，再經過延時程序2，將IO0變?yōu)榈碗娖健Ｍㄟ^循環(huán)程序,，依次從IO1移出數據,，當COUNT=0時，所有數據移出,，將XF置0,，執(zhí)行延時程序3，數據輸送到12位DAC寄存器中,，然后XF置0,，一次增益調節(jié)過程結束。程序流程框圖如圖8所示,。

4 結束語

本文分析了12位串行D/A MAX543實現(xiàn)增益調節(jié)的方法,。通過利用D/A的內部電阻網絡，可以實現(xiàn)量程的快速準確測量,。該方法具有普遍的應用意義,，可在速度、精度要求較高的測量系統(tǒng)中得到廣泛的應用,。

作者：高遵伯 劉安芝 劉希順 國防科技大學   來源：電子工程師