地質探測系統采用32位浮點TMS320C6713做控制器，利用其高度優化的處理器結構和獨特的指令系統，對ADS1256采集到的數據進行高效實時的控制、分析與處理。

芯片介紹

ADS1256的內部結構如下圖所示，該器件主要由模擬多路開關（MUX）、輸入緩沖器（BUF）、可編程增益放大器（PGA）、四階△一￡調制器、可編程數字濾波器、時鐘發生器、控制器和串行SPI接口等組成。可適合于采集最高頻率只有幾千赫茲的地質探測系統中，數據輸出速率最高可為30K采樣點／秒（SPS），有完善的自校正和系統校正系統。2400MIPS/1800MFLOPS的定點和浮點運算，片內集成兩個乘法器，運算能力達到600MMACS，在本系統中采用了多路AD采集，因而TMS320C6713可極大地滿足系統對信號處理實時性的要求。并且TMS320C6713有兩個互相獨立的MCBSPS口，可以配置為SPI口與ADS1256進行讀寫和控制。

ADS1256內部結構圖

設計方案

我們在系統中采用多個ADS1256并行工作，每個ADC共享系統時鐘，保證了每個ADC對輸入進行同步采樣。為了筒化硬件接口，系統中只有到一個中斷引腳。在這里只給出DSP和其中一個ADC的原理圖。ADS1256通過SPI串行數字接口和DSP的多通道緩沖串口（MCBSP）進行通信。

系統原理圖

DSP與ADS1256接口設計

1．ADS1256設計要點

ADS1256的設計要點主要包括內部參數設置和串口的配置。ADS1256工作過程的建立主要通過對11個獨立寄存器的設置來完成，這些寄存器包括了所有需要設置的信息，如采樣速度、模擬多路開關、PGA設置、I／ｏ選擇、自校準等。表1給出了ADS1256的主要寄存器狀態，其中包括：狀態寄存器ｓ，rAll7S、模擬多路開關寄存器MUX，ADTMS320C6713在300MHz的時鐘頻率下實現控制寄存器ADCON和數據速度寄存器DRATE。

表1ADS1256主要寄存器狀態

ADS1256采用四線制（時鐘信號線SCLK，數據輸入線DIN、數據輸出線DOUT和／CS）SPI通信方式。ADS1256只能工作在SPI通信的從模式下，設計時可以通過DSP來控制ADS1256片上的寄存器，并通過串EL讀寫這些寄存器。串口通訊時，必須保持／CS為低電乎。DRDY引腳用來表明轉換是否已經完成，DRDY為低表明轉換已經完成。在SPI通信過程中，可同步地發送和接收數據，而且數據也可利用SCLK和DIN、DOUT信號同步移動，SCLK信號要盡量保持干凈以免發生數據錯誤，在SCLK的下降沿，可通過DIN向ADS1256發送數據，而在SCLK的上舟沿，可通過DOUT從ADS1256讀取數據。圖３所示為SPI通訊時序關系。

2．硬件設計

在TMS320C6713中有2個多通道緩沖串口（MCBSP），它是一種同步串行接口，支持多種通信方式和SPI協議。SPI協議是一種4根信號線的串行接口協議，包括主／從兩種模式，通過串行數據輸入、串行數據輸出、移位時鐘、從設備使能等四個接口信號完成串行通信。MCBSP在設定為時鐘停止模式時，可以兼容SPI協議，MCBSP支持兩種2種SPI傳輸格式，可以通過對寄存器SPCR的CLKSTP位操作來設置。

ADS1256提供了一個SPI串行數字接口，可以靈活方便地和DSP進行通信，圖4給出了ADS1256與DSP相連的方式。ADS1256的SPI串行接口工作在從模式下，SPI的串行時鐘（SCLK）由DSP供給，片選信號（／CS）為低時SPI通信才有效。數據有效信號（／DRDY）用來指示數據轉換是否完成，它在數據轉換過程中為高電平，一且數據結果有效則變成低電平，所以該信號常與DSP的某中斷輸入（／INT）相連，以便讓DSP及時響應來讀取轉換好的?數據。值得一提的是，／DRDY信號在ADC的工作參數發生改變或正在進行校正的時候以及復位之后也會處于高電平狀態，直到轉換數據再次有效。DSP控制ADS1256的所有命令都是通過這個SPI串行接口的數據輸入端（DIN）輸送到ADS1256星去的。在ADS1256內部有一系列寄存器，這些寄存器控制著ADC具體的工作參數，由SPI接口傳來的各種命令就是通過控制和更改相應的寄存器的值來間接控制ADS1256的工作狀態。當然，是有一些特定的字符來作為命令字的。

３．軟件設計

首先對TMS320C6713串口的配置和ADS1256通信數據的設置，串口通信字模塊如圖5所示。DSP內部產生1MHz的串口時鐘，串口通信字長32位，分別為8位指令字節和24位數據字節。幀同步信號FSXO設為低有效，在每個串口通信字發送前一個CLKR0產生。FSXO和數據均在CLKR0下降沿送出，持續一個串口時鐘周期，以便ADS1256在上升沿有效采樣。