TMS320F2812是高的DSP，其運算速度快，工作時鐘頻率達150 MHz，指令周期可達6.67 ns以內，低功耗（電壓1.8 V，I/O口電壓3.3 V）。采用哈佛總線結構，具有強大的操作能力、迅速的中斷響應和處理能力以及統(tǒng)一的寄存器編程模式。并且在片上集成了Flash存儲器，可實現(xiàn)外部存儲器的擴展。外部擴展模塊（PIE）可支持96個外部中斷，45個可用。外圍設備包括3個32 bit的CPU定時器，16通道12 bit ADC（單個轉換時間為200 ns，單路轉換時間為60 ns），它不僅具有串行外圍接口（SPI）和兩個串行通信接口（SCI），還有改進的局域網絡（eCAN）、多通道緩沖串行接口（McBSP）和串行外圍接口模式[1]。

　　28X核提供了高達400 MIPS的計算帶寬，它能夠滿足大多數經典實時控制算法，在工業(yè)自動化、光傳輸網絡和自動控制等領域擁有應用前景。但是，在獲得其較高工作時鐘頻率150 MHz、低功耗的I/O口3.3 V電壓的同時，對其在電磁兼容和ADC模數轉換單元等實際應用提出了更高的要求。有人懷疑TMS320F2812核內數字地和模擬地連接設計有缺陷，但尚未得到TI公司的證實。TI公司發(fā)布了SPRA989[2]的ADC校準文檔，僅修正了模數轉換的增益和偏移，與完全實用的要求尚有一定差距。本文從實際應用的角度出發(fā)，考慮其外圍設計因素，提高ADC模數轉換。

　　1 ADC模數轉換分析以及測試方法

　　模數轉換器即A/D轉換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉變?yōu)閿底中盘柕?a href="http://m.58mhw.cn" target="_blank">電子元件。 　　通常的模數轉換器是將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數字信號。由于數字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數轉換器都需要一個參考模擬量作為轉換的標準，比較常見的參考標準為的可轉換信號大小。而輸出的數字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。

　　模數轉換器重要的參數是轉換的，通常用輸出的數字信號的位數的多少表示。轉換器能夠準確輸出的數字信號的位數越多，表示轉換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉換器的性能也就越好。

　　A/D轉換一般要經過采樣、保持、量化及編碼4個過程。在實際電路中，有些過程是合并進行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉換過程中是同時實現(xiàn)的。

　　一般來說，AD比DA貴，尤其是高速的AD，因為在某些特殊場合，如導彈的攝像頭部分要求有高速的轉換能力。一般那樣AD要上千美元。還有通過AD的并聯(lián)可以提高AD的轉換效率，多個AD同時處理數據，能滿足處理器的數字信號需求了。

　　影響ADC模數轉換終結果的原因很多，諸如芯片內部模數轉換、模數轉換的增益和偏移引起的誤差，這些都是生產廠商控制和研究的領域，本文不作討論。本文只考慮用戶可以修改和控制的范疇，如修改外圍硬件設計減少輸入誤差、調節(jié)芯片參數減少輸入和轉換誤差、軟件濾波減少輸出誤差。圍繞這3個環(huán)節(jié)可細化分解為：硬件RC濾波輸入信號的影響、供電電源濾波的影響、芯片工作時鐘頻率的影響、芯片的ADC轉換窗口大小的影響、使用外部RAM的影響、輸出信號軟件濾波的影響以及上述方法的組合等[3，4]。

　　使用DH1718D－2雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源提供測試的輸入電壓信號，通過TDS2014數字存儲示波器測量輸入電壓信號，用含TMS320F2812的系統(tǒng)板IMEZ2812V3.4板進行模數轉換，通過SEED－XDSPP仿真器，在計算機仿真軟件上監(jiān)測并記錄輸出電壓信號。

　　將上述設備按以下步驟進行連接測試：

　?。?）將計算機和SEED－XDSPP仿真器通過并口連接。

　?。?）將SEED－XDSPP仿真器和IMEZ2812V3.4板通過JTAG口連接。

　?。?）將DH1718D－2雙路跟蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源電壓調至0～3 V，并連接至IMEZ2812V3.4板的JP4口的R_ADCINA6腳和DSP_VSSA（ADCLO）腳。

　?。?）用TDS2014數字存儲示波器測試輸入電壓信號，并用計算機仿真軟件觀測仿真測試結果曲線。

　?。?）分別增加輸入信號硬件濾波、電源濾波和軟件信號濾波及改變相關ADC寄存器值，并重復以上步驟測試。

　　先使用恒定電壓輸入信號比較不同設定方案的效果，然后對選定方案進行全量程校核。

　　間接法不將電壓直接轉換成數字，而是首先轉換成某一中間量，再由中間量轉換成數字。常用的有電壓-時間間隔（V/T）型和電壓-頻率（V/F）型兩種，其中電壓-時間間隔型中的雙斜率法（又稱雙積分法）用得較為普遍。模數轉換器的選用具體取決于輸入電平、輸出形式、控制性質以及需要的速度、分辨率和。用半導體分立元件制成的模數轉換器常常采用單元結構，隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，模數轉換器體積逐漸縮小為一塊模板、一塊集成電路。

　　2 ADC模數轉換測試過程及狀態(tài)描述

　　取基準狀態(tài)為：測試直連輸入信號，外部RAM，PLL=0x0A，HSPCLK=1，ADCCLKPS=2，CPS=1，ACQPS=0。其余狀態(tài)未加說明的均為基準狀態(tài)＋變化狀態(tài)。分別進行ADC模數轉換測試。

　　2.1 恒定電壓模數轉換測試比較

　　圖1恒定電壓模數轉換測試比較的12幅圖對應測試狀態(tài)及結果如表1。

　　2.2 全量程電壓模數轉換校驗

　　通過以上測試恒定電壓模數轉換測試比較，綜合考慮轉換和轉換時間，采用以下方案：硬件濾波輸入信號，軟件信號濾波10x10，電源濾波100 u，內部RAM，PLL=0x0A，HSPCLK=1，ADCCLKPS=2，CPS=1，ACQPS=0。在上述狀態(tài)，ADC全量程轉換測試結果如表2。

　　通過圖2可以看出，上述方案不僅在恒定電壓2 V時可以提高ADC轉換，在TMS320F2812的ADC全量程范圍內，均可以獲得較好的轉換。

　　通過以上ADC模數轉換測試結果，可以得出以下結論：

　?。?）在外部RAM中運行程序ADC轉換誤差較大。

　　（2）降低芯片主頻可以提高ADC轉換。

　?。?）增大采樣窗口可以提高ADC轉換，但轉換時間相應延長。

　?。?）電源濾波可以提高ADC轉換。

　?。?）輸入信號硬件RC濾波可以大幅度提高ADC轉換。

　?。?）軟件濾波可以大幅度提高ADC轉換，但轉換時間相應延長。

　　綜合考慮上述結論，可以采用2.2中建議的電源濾波＋硬件RC濾波＋軟件濾波方案來解決TMS320F2812的ADC模數轉換測量差的問題。