原標(biāo)題：模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7656與ARM控制器LPC2210的接口設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

一、系統(tǒng)概述

• AD7656：16位6通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），支持250kSPS最大轉(zhuǎn)換速率，具有并行和串行接口模式。

• LPC2210：基于ARM7TDMI-S內(nèi)核的32位微控制器，具備高速A/D轉(zhuǎn)換、PWM輸出、串行通信等功能，適合實(shí)時(shí)控制。

• 應(yīng)用場(chǎng)景：電力系統(tǒng)三相信號(hào)處理（如電壓、電流采樣）、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。

二、硬件接口設(shè)計(jì)

1. 電源與去耦

• AD7656供電：5V數(shù)字電源（DVCC）、5V模擬電源（AVCC）、3.3V驅(qū)動(dòng)電源（VDRIVE）。

• 去耦電容：每個(gè)電源引腳（DVCC、AVCC、VDRIVE、REFIN/OUT、VSS）并聯(lián)10μF電解電容和100nF陶瓷電容，靠近芯片引腳放置。

2. 數(shù)字接口

• CONVST：LPC2210的PO.22引腳連接AD7656的CONVSTX引腳，啟動(dòng)6通道同步轉(zhuǎn)換。

• RESET：LPC2210的PO.23引腳連接AD7656的RESET引腳，控制復(fù)位。

• BUSY：AD7656的BUSY引腳連接LPC2210的EINT1外部中斷引腳，轉(zhuǎn)換完成后觸發(fā)中斷。

• 片選與讀信號(hào)：LPC2210的片選信號(hào)（CS1）和讀信號(hào)（OE）分別連接AD7656的CS和RD引腳，地址范圍為0x81000000H～0x81FFFFFFH。

• 數(shù)據(jù)總線：AD7656的16位數(shù)據(jù)總線（D0-D15）直接連接LPC2210的16位數(shù)據(jù)總線。

• 電平匹配：由于LPC2210為3.3V I/O，AD7656為5V I/O，需串聯(lián)100Ω電阻進(jìn)行電平匹配。

• 控制信號(hào)：

3. 模擬信號(hào)輸入

• 信號(hào)調(diào)理：輸入模擬信號(hào)需經(jīng)過(guò)抗混疊濾波和限幅處理，調(diào)整至AD7656的輸入范圍（±10V或±15V）。

• 輸入引腳：AD7656的6個(gè)通道（CH1A-CH3C）分別連接三相電壓和電流信號(hào)。

4. 參考電壓

• 內(nèi)部參考：AD7656內(nèi)置2.5V參考電壓，可通過(guò)REFSEL引腳選擇內(nèi)部或外部參考。

• 外部參考：若需更高精度，可外接高精度參考電壓源。

三、軟件實(shí)現(xiàn)

1. 初始化

• 配置LPC2210的GPIO引腳為輸出模式（CONVST、RESET）或外部中斷模式（BUSY）。

• 設(shè)置定時(shí)器0用于定時(shí)采樣，每個(gè)周期采樣128點(diǎn)（20ms周期，每156.25μs采樣一次）。

2. 數(shù)據(jù)采集流程

• LPC2210將片選信號(hào)（CS1）和讀信號(hào)（OE）置低，從AD7656的16位數(shù)據(jù)總線讀取6路數(shù)據(jù)。

• 每次讀取1路數(shù)據(jù)，共需讀取6次。

• 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換：定時(shí)器中斷觸發(fā)后，LPC2210將CONVST引腳置低，啟動(dòng)AD7656的6通道同步轉(zhuǎn)換。

• 等待轉(zhuǎn)換完成：AD7656的BUSY引腳變高后，LPC2210進(jìn)入中斷服務(wù)程序，等待BUSY變低。

• 讀取數(shù)據(jù)：

• 數(shù)據(jù)處理：讀取完成后，退出中斷，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理（如FFT、功率計(jì)算等）。

3. 中斷服務(wù)程序

• BUSY中斷：檢測(cè)BUSY引腳狀態(tài)，轉(zhuǎn)換完成后觸發(fā)中斷，通知LPC2210讀取數(shù)據(jù)。

• 定時(shí)器中斷：控制采樣周期，確保每個(gè)周期采樣128點(diǎn)。

四、關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

1. 并行接口時(shí)序

• AD7656的并行接口時(shí)序需嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)手冊(cè)要求，確保數(shù)據(jù)讀取的正確性。

• CONVST上升沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，BUSY高電平表示轉(zhuǎn)換進(jìn)行中，低電平表示轉(zhuǎn)換完成。

2. 電平匹配

• LPC2210與AD7656的I/O電平不匹配，需通過(guò)串聯(lián)電阻或電平轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行適配。

3. 抗干擾設(shè)計(jì)

• 數(shù)字地和模擬地分開(kāi)布線，在電源輸入端單點(diǎn)連接。

• AD7656芯片下方避免數(shù)字信號(hào)走線，減少干擾。

4. 多通道同步采樣

• 通過(guò)綁定CONVSTA/B/C引腳，實(shí)現(xiàn)6通道同步采樣，確保相位一致性。

五、應(yīng)用示例

• 三相電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：同時(shí)采集三相電壓和電流信號(hào)，計(jì)算功率、功率因數(shù)、諧波等參數(shù)。

• 電機(jī)控制：實(shí)時(shí)采樣電機(jī)電流和電壓，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

• 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：用于工業(yè)自動(dòng)化、電力監(jiān)控等領(lǐng)域。

六、總結(jié)

AD7656與LPC2210的接口設(shè)計(jì)充分利用了AD7656的高精度同步采樣能力和LPC2210的實(shí)時(shí)控制能力，適用于多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過(guò)合理的硬件連接和軟件設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集與處理。