慣性測量裝置中，加速度計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。目前加速度計信號的檢測主要采用i／f變換檢測技術，測量精度高。但電路復雜，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的加速度計信號采集系統(tǒng)設計方案。
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dsp主頻可達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m(xù)cbsp串口，2個增強型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)硬件設計
2．1前級調(diào)理電路
本系統(tǒng)是針對加速度計信號采集而設計的。由于加速度計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，因此前級電路需設計一個電流轉(zhuǎn)換電壓電路。采用運放檢測電流有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；二是運放的失調(diào)電壓也被運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放的反相輸入的求和點。如圖2所示。
該電路的誤差主要來自于運放的輸入偏置電流，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，因此前級電路的運放選用低噪聲，低偏置電壓和低偏置電流的op200配置設計。
2．2ads8482與tms320f28335接口及外圍電路
由于加速度計電流信號帶有極性，采用ads8482采集正負信號需要配置設計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。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)字量輸出的關系是：引腳+in和-in的電壓差在-vref～+vref范圍內(nèi)，對應的數(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必須設置成3．3v。該設計的參考基準電壓引用片上輸出，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連接到運放的正輸入端，設計一個電壓跟隨環(huán)節(jié)，將輸出電壓直接連接到ads8482引腳的refin上。模擬信號進入a／d采樣端前，用二極管進行保護，防止輸入電壓過大，以免ads8482損壞。
3、軟件程序設計
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中運行。主程序完成數(shù)據(jù)讀取和處理運算，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，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用為基礎，詳細討論ads8482與tms320f28335的接口設計和工作原理，并提供該系統(tǒng)設計的部分硬件設計和軟件代碼。該設計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。