慣性測量裝置中，加速度計(jì)信號的檢測直接影響到慣性裝置的精度，因此提高測量加速度信號精度尤為重要。目前加速度計(jì)信號的檢測主要采用I／F變換檢測技術(shù)，測量精度高。但電路復(fù)雜，不適合慣性測量裝置的小型化，以及中低精度慣性器件的大批量生產(chǎn)。因此，這里提出一種基于A／D轉(zhuǎn)換器ADS8482和TMS320F28335的加速度計(jì)信號采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
　　
　　1、系統(tǒng)組成及主要器件介紹
　　
　　圖l該信號采集系統(tǒng)的硬件組成框圖。采樣信號經(jīng)前級調(diào)理電路，以單端輸入方式輸入至A／D轉(zhuǎn)換器ADS8482進(jìn)行采集。ADS8482采用18位數(shù)據(jù)總線輸出，直接與TMS320F28335數(shù)據(jù)線相連，電路的控制部分與引腳電平兼容，是由EPM7128型CPLD實(shí)現(xiàn)。采集到的數(shù)據(jù)通過DSP片上串口輸出。　　
　　ADS8482型逐次比較A／D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)總線方式可配置成8，16和18位。內(nèi)部提供采樣時鐘，其采樣吞吐率為lMS／s。內(nèi)部提供4．096V的參考電壓，模擬信號輸入，全輸入差分范圍為±4．096V。TMS320F28335型單精度浮點(diǎn)DSP主頻可達(dá)150MHz，內(nèi)核電壓1．9V，I／O電壓3．3V；片上帶有256KB的16位Flash和34KB的16位SARAM，并有128位安全密碼鑰匙／鎖，保護(hù)Flash防止固件反向工程。片上通訊端口豐富，集成有3個SCI串口輸出通道，并帶有16字節(jié)的FIFO，2個多通道McBSP串口，2個增強(qiáng)型CAN，1個SPI總線。還帶有16通道的12位A／D轉(zhuǎn)換器等資源。
　　
　　2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　
　　2．1前級調(diào)理電路
　　
　　本系統(tǒng)是針對加速度計(jì)信號采集而設(shè)計(jì)的。由于加速度計(jì)傳感器一般輸出的電流信號非常微弱，ADS8482是電壓形式的A／D轉(zhuǎn)換器，因此前級電路需設(shè)計(jì)一個電流轉(zhuǎn)換電壓電路。采用運(yùn)放檢測電流有2種方法：一是利用電流在電阻上的壓降，再進(jìn)行電壓放大，但該方法所引入的電阻將破壞電路原來的狀態(tài)，造成測量誤差；二是運(yùn)放的失調(diào)電壓也被運(yùn)放放大帶入到后級電路。因此這里采用輸入電流直接接入運(yùn)放的反相輸入的求和點(diǎn)。如圖2所示。　　
　　該電路的誤差主要來自于運(yùn)放的輸入偏置電流，并和輸入電流Iin相疊加引入后級電路。每一級模擬前端電路都會對已處理的信號增加噪聲和失真，則直接影響到A／D轉(zhuǎn)換器的精度，因此前級電路的運(yùn)放選用低噪聲，低偏置電壓和低偏置電流的OP200配置設(shè)計(jì)。
　　
　　2．2ADS8482與TMS320F28335接口及外圍電路
　　
　　由于加速度計(jì)電流信號帶有極性，采用ADS8482采集正負(fù)信號需要配置設(shè)計(jì)輸入的模擬電壓信號。由于ADS8482的+IN和-IN引腳接收的輸入電壓為0～4．096V，不能輸入負(fù)電壓，因此選用REF3020參考電壓器件，其輸出的2．048V輸入至-IN引腳，此參考電壓也為TMS320F28335片上A／D轉(zhuǎn)換器提供參考電壓基準(zhǔn)。具體電路如圖3所示，電容C38用于濾除高頻噪音，以提高信噪比，ADRFIN為2．048V。模擬信號輸入與數(shù)字量輸出的關(guān)系是：引腳+IN和-IN的電壓差在-Vref～+Vref范圍內(nèi)，對應(yīng)的數(shù)字量在-131073～13l072。　　
　　A／D轉(zhuǎn)換器ADS8482采用+5V的模擬電源（+VA）和數(shù)字電源（+VDB）。引腳+VDB可直接連接至3V或5V電壓系統(tǒng)。而TMS320F28335的I／O電壓為+3．3V，因此，ADS8482的引腳+VDB必須設(shè)置成3．3V。該設(shè)計(jì)的參考基準(zhǔn)電壓引用片上輸出，數(shù)據(jù)總線配置成18位，一次讀操作模式。因此ADS8482的BUSl8／16，BYTE引腳由CPLD控制，全設(shè)置為O。其具體接口電路如圖4所示。　　
　　TMS320F28335的XZCS6和XRDn讀信號經(jīng)CPLD與門等設(shè)置連接到ADS8482片選信號CS和讀信號RD上，因此0x100000～Ox200000的任意一個地址都可對A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行讀操作。ADS8482的啟動轉(zhuǎn)換信號CONVST經(jīng)CPLD配置到DSP的一個I／O引腳，通過軟件程序控制啟動A／D轉(zhuǎn)換器。AD-S8482轉(zhuǎn)換參考電壓利用片上參考電壓輸出作為輸入。將引腳REFOUT連接到運(yùn)放的正輸入端，設(shè)計(jì)一個電壓跟隨環(huán)節(jié)，將輸出電壓直接連接到ADS8482引腳的REFIN上。模擬信號進(jìn)入A／D采樣端前，用二極管進(jìn)行保護(hù)，防止輸入電壓過大，以免ADS8482損壞。
　　
　　3、軟件程序設(shè)計(jì)
　　
　　TMS320F28335上電通過檢測A12～A15電平來選擇工作模式，本程序是從片內(nèi)。Flash啟動，因此在CPLD中將這些I／O接口設(shè)置為高電平。上電后先裝載，把Flash中的程序搬移到片內(nèi)低16KBRAM中運(yùn)行。主程序完成數(shù)據(jù)讀取和處理運(yùn)算，并將處理后的數(shù)據(jù)用TMS320F28335片上自帶的一路串口按4ms輸出至PC機(jī)，波特率配置成115．2Kb／s，并使能串口16字節(jié)的FIFO。圖5為程序主流程。　　
　　利用TYMS320F28335中的定時器TO，完成系統(tǒng)4ms定時和ADS8482定時采數(shù)方式，每50μs發(fā)生一次定時器中斷。中斷函數(shù)部分采數(shù)代碼如下：　　
　　4、結(jié)束語
　　
　　本文以ADS8482型A／D轉(zhuǎn)換器與TMS320F28335在加速度信號采集中應(yīng)用為基礎(chǔ)，詳細(xì)討論ADS8482與TMS320F28335的接口設(shè)計(jì)和工作原理，并提供該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的部分硬件設(shè)計(jì)和軟件代碼。該設(shè)計(jì)方案也可用于其他高速數(shù)據(jù)采集，以及微弱信號檢測信號等場合。