电力拖动掌握系统中的电压、电流及转速旗子暗记采样的准确性和实时性，对掌握系统的精度有很大的影响。在“无刷双馈电机掌握系统”课题的研究中，采取TI公司的TMS320F2812芯片作为掌握器，该芯片的ADC模块只能同时对两路旗子暗记并行采样，而在“无刷双馈电机掌握系统”中要掌握能量的双向流动，即要对整流侧、逆变侧和中间直流环节的多路电压、电流及转速旗子暗记进行实时采样，显然直接用F2812芯片的ADC模块无法担保采样的同步性。
为了实现同步采样功能，本文在硬件上采取了携同步旗子暗记发生电路的同步采样芯片，即利用美国德州仪器公司推出的ADS8365芯片与TMS320F2812芯片构成采样掌握系统。ADS8365有六路高速同步采样通道，用两片即可以知足本系统的哀求。
本文在先容ADS8365芯片和TMS320F2812芯片功能和特点的根本上，详细阐述了一片 ADS8365和TMS320F2812的硬件接口电路和软件编程方法，并对两片ADS8365扩展方法进行了简要的先容[1]。
1 TMS320F2812芯片先容
TMS320F2812芯片是高性能32位定点DSP。采取1.8V的内核电压，3.3 V 的外围接口电压，最高频率150 MHz，指令周期为6.67ns，片内有18K的RAM和128K高速Flash，事宜管理器 EVA和 EVB包括通用时钟、PWM旗子暗记发生器等。该芯片可广泛运用于电力系统掌握、 电力转换以及通信设备、工业自动化、电机掌握以及工业现场掌握等 [1]。
2 ADS8365芯片先容
ADS8365是一种高速、低功耗、同步采样转换器件，它是16位高速并行接口的模数转换芯片。每片ADS8365由3个转换速率为250ksps的ADC构成，每个ADC有2个仿照输入通道，每个通道都带有采样保持器，3个ADC可组成3对仿照输入，可对个中的输入旗子暗记同时采样保持。
其余，该芯片采取 +5 V事情电压，最大采样吞吐率可高达5 MHz ，并带有80 dB共模抑制的全差分输入通道以及6个差分采样放大器。引脚内部还带有2.5 V 电压接口，可用以供应基准电压。由于6个通道可以同时采样，因而很适宜用于需同时采集多种旗子暗记的运用处所。
ADS8365的6个仿照输入通道可分为三组，分别为A 、B 和C 组。每组都有一个保持旗子暗记（分别为HOLDA、HOLDB和HOLDC），用于启动各组的A / D转换。6个通道可以进行同步并行采样和转换。当ADS8365的HOLDX保持20ns的低电平后开始转换。当转换结果被存入输出寄存器后，引脚EOC的输出将保持半个时钟周期的低电平，以提示TMS320F2812处理器进行转换结果的吸收，处理器通过置RD 和CS为低电平使数据通过并行输出总线读出。图1 所示为ADS8365的事情时序[2]。
图1 ADS8365时序图
3 TMS320F2812和ADS8365的接口设计
ADS8365的数据读出可采取直接地址读办法、FIFO读办法、 循环读办法， 因此与 TMS320F2812 的接口至少有 3种互连方案。本采集系统选择直接地址读办法，由 XA[2:0]作为变换结果寄存器低位地址，当ADS8365的CS引脚为高电平时，其数据总线处于高阻状态，当CS引脚置低电平时并口数据总线上输出当前数据。详细的连接电路如图 2所示。
图2 ADS8365和TMS320F2812连接图
ADS8365可利用单独的外部晶振，或利用TMS320F2812 I/O口仿照晶振，本系统利用TMS320F2812 EVA的T1PWM 来产生ADS8365的CLK时钟输入旗子暗记。为了实现六个通道的同步采样，把TMS320F2812的GPIOB14引脚与 ADS8365的HOLDA、 HOLDB、 HOLDC旗子暗记相连，掌握 3 个ADC采样/保持模块的同步。
EOC连接到TMS320F2812 的 XINT1。若要构成 12/ 24 等多通道数据采集，可以利用 TMS320F2812的低位地址线进行 ADS8365的 CS扩展，别的旗子暗记如 CLK和 HOLDX可以与上述掌握旗子暗记线接在一起。
在本系统中，由传感器输出的电压旗子暗记范围是 ±5 V，而ADS8365芯片的仿照输入端能吸收的旗子暗记范围是±2.5 V，因此在ADS8365前端用功率运放电路实现旗子暗记的调理，本文采取OPA227芯片来实现。事理图如图 3所示。
图3 双极性旗子暗记输入电平转换电路事理图
OPA227是 TI公司生产的高精度、低噪声运算放大器，具有8MHz的带宽，开环增益可达160 dB，偏置电压75μV，可运用于旗子暗记采集和通讯设备中。图3中下面的OPA227是跟随电路，用来供应2.5 V的参考电压；上面的OPA227用来实现电平旗子暗记的运算。在实际运用中还应在输入端加一个OPA227用来提高输入阻抗，增强系统的抗滋扰能力。图中R1、R2分别选择2kΩ和10kΩ温漂较小的精密电阻[3]。
数据采集系统软件设计TMS320F2812芯片供应了良好的C措辞开拓环境，利用C措辞缩短了开拓周期，降落了编程的繁芜性。下面先给出程序流程图（图4），由流程图可以看出程序的实行顺序：首先，上电后由硬件复位ADS8365，初始化TMS320F2812，设置相应的系统主频及与采样有关的高速外设时钟频率；然后配置TMS320F2812与AD转换芯片工浸染到的事宜管理器的Gpio口；末了初始化中断向量表，将Adc_isr（）采集中断做事程序的入口地址放在对应 EOC输入引脚 XINT的向量地址处，并且配置成由低电平触发进入中断，末了使能系统中断，等待 EOC中断旗子暗记的到来。
图4 采样系统程序流程图
1 ADS8365的初始化
触发ADS8365的复位引脚，可以确保读指针指向第一个数据位置。作为TMS320F2812初始化的一部分，由TMS320F2812的GPIOF1引脚供应复位旗子暗记给ADS8365的引脚 RESET，当系统时钟稳定后RESET被触发为低电平，从而确保了从ADC输出的数据对应于通道A0、A1、B0、B1、C0、C1的排列。下面为ADS8365的复位参考程序：
void ResetADS8365(void)
{
GpioDataRegs.GPFCLEAR.all = 0x0001; asm (\"大众 RPT #200 || NOP\公众);
GpioDataRegs.GPFSET.all = 0x0001;
}
2 TMS320F2812的初始化
TMS320F2812的初始化包括系统的初始化、GPIO的初始化和外设中断的初始化，分别阐述如下：
①TMS320F2812系统的初始化包括看门狗的配置、系统及外设时钟的配置、片内RAM利用的配置等。
②GPIO的初始化，为了方便与ADS8365通信，TMS320F2812把GPIOA、GPIOB和GPIOF的部分引脚配置成通用输入输出口。个中包括由EOC引脚触发的外部中断引脚和ADS8365须要的转换时钟引脚等。参考程序如下：
void InitGpio(void)
{ EALLOW;
GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0x0003;
GpioMuxRegs.GPADIR.all=0xFFFF;
GpioMuxRegs.GPEMUX.all=0x0003;
GpioMuxRegs.GPEDIR.all=0x0003;
GpioMuxRegs.GPEQUAL.all=0x0000;
GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x0000;
GpioMuxRegs.GPFDIR.all=0x0005;
EDIS;
}
③外设和中断的初始化，配置可屏蔽及不可屏蔽中断，使系统的中断可以找到有效的地址。
3 旗子暗记采样程序
在上述配置结束后，启动T1PWM输出旗子暗记给ADS8365的CLK引脚，在确认ADS8365芯片准备好的情形下启动采样旗子暗记，程序如下：
void ToggleHOLDx(int channel)
{
GpioDataRegs.GPACLEAR.all = channel;
asm (\"大众 RPT #25 || NOP\公众);
GpioDataRegs.GPASET.all = channel;
}
在实行完上述程序后，ADS8365的6路通道同时开始采样，在完成采样后将EOC引脚置低，触发TMS320F2812的外部中断程序，在中断程序中依次读取ADS8365的6个采样旗子暗记存储寄存器，并保存到预先指定的位置，等待主程序处理。该段程序如下：
void read_ADD()
{
CHA0_Data[idx] = ptrCHA0;
CHA1_Data[idx] = ptrCHA1;
CHB0_Data[idx] = ptrCHB0;
CHB1_Data[idx] = ptrCHB1;
CHC0_Data[idx] = ptrCHC0;
CHC1_Data[idx] = ptrCHC1;
}
实验结果及波形在ADS8365采样、转换结束后，该芯片的EOC引脚置低，同时使F2812的XINT引脚置低，这样进入中断处理程序，F2812发出指令依次从ADS8365的6个寄存器里读取数据。从图5我们可以清楚看到，从触发ADS8365开始采样到F2812读取数据的完全过程。
图5 ADS8365输出波形
结束语本文以ADS8365模数转换芯片为根本，详细谈论了TMS320F2812和ADS8365的接口事理和程序设计。办理了“无刷双馈电机掌握系统”课题中有关物理量同步采样的关键问题。同时该设计方案在电机掌握、多轴定位系统、多通道数据采集等场合有着广泛的运用，能知足高速交变电压旗子暗记采集的高精度和高实时性哀求[4]。
（本文选编自《电气技能》，原文标题为“基于TMS320F2812同步数据采集系统的设计”，作者为詹哲军、张爱玲等。）
