原创 ADS8323与高速FIFO接口电路的CPLD实现了

 2009-12-13 15:30  1150 3 3 分类: 通信

在高速数据采集系统中，AD芯片的工作速度通常是很高的，可以达到几兆甚至几十兆，而微控制器MCU的工作速度相对较低，并且其往往具有多个任务，所以不能采用AD转换一次MCU读取一次数据的工作方式。因此，需要在AD芯片与MCU之间加入数据缓冲器，以便临时存储AD转换的数据，当数据量到达一定深度后，再由MCU一并取走。数据缓冲器可以有多种选择，例如RAM、SRAM等等，而FIFO(First In First Out)存储器凭借其操作简单、可靠性好等特点，被广泛的应用于数据采集系统中，成为了连接MCU与AD芯片的桥梁。

　　为了使MCU、AD芯片以及高速FIFO存储器能够协调工作，就需要设计好这三者之间的接口电路。本文正是针对这个问题，选用CPLD实现了三者之间的接口电路。

　　2.芯片介绍

　　2.1 模数转换芯片ADS8323

　　ADS8323是TI公司近年推出的一款高性能模数转换芯片，其主要特点如下：

　　(1)高速高精度：16位的AD芯片，其最高采样速率可达500kSPS;

　　(2)低功耗：当处于500kSPS的采样率时，其功耗也只有85mW;

　　(3)并行接口设计：它可以一次性将16位采样结果输出，也可8位分两次输出。

　　ADS8323需要外接时钟信号，时钟频率范围从25kHZ(1.25kSPS)到10MHZ(500kSPS)，其内部的所有动作均与时钟信号同步。工作过程如下：将/CONVST置成低，即可启动转换;在转换过程中，BUSY始终为高;当转换结果被锁存在输出寄存器之后，BUSY变低，此时便可通过将/RD和/CS信号置低读取转换结果。其时序如图1所示。

　　2.2 高速FIFO——CY7C4231

　　FIFO芯片是一种具有存储功能的逻辑芯片，它具有两个特点：数据进出有序，输出输入口独立。其内部的读指针和写指针按照先进先出的原则实现数据的存入和读取。

　　CY7C4231是CYPRESS公司推出了一款高速FIFO芯片。芯片的存储空间是2K×9 bit，读写时间最小是10ns。其主要的控制管脚功能如表1所示。

　　3.接口电路的CPLD实现

　　通过上面的介绍，可以大致归纳出接口电路需要实现的主要功能如下：

　　(1)将A/D转换结果存入FIFO，包括AD芯片的转换过程控制和FIFO的写入过程控制;

　　(2)MCU读取FIFO中数据，包括FIFO的状态查询或着中断请求、FIFO的读出过程控制。

　　CPLD由于其速度快、体积小、功耗低、编程灵活、可反复修改逻辑等特点，受到了越来越多的关注。而利用EDA工具进行设计、综合和验证，加速了设计过程，降低了开发风险，缩短了开发周期，提高了效率。本文采用了Altera公司的QuartusII作为设计工具，以EPM7128系列的CPLD芯片实现了上述的接口电路。其总体设计如图2所示。