基于CS5321与CS5322多路数据采集

引 言

采用∑一△A/D有三个优点：第一是∑一△A/D转换器的前端无需设置大陡度的抗混叠模拟滤波器，也无需设置采样保持电路；其次，由于∑一△A/D可直接对大动态范围的模拟信号进行高精度的转换，无需加上程控放大器；最后，由于∑一△A/D一般都采用串行方式进行数据传输，如果系统设计得当的话，接口电路将会非常简洁。

CS5321和CS5322分别是∑一△调制器和可编程多级FIR线性相位数字抽取滤波器。二者结合，可得到24位高精度A/D转换器系统，它们的接口电路如图1所示。CS5321的工作频带为O～1500 Hz，可输出两种不同速率的过抽样1位∑一△位流。CS5322是为CS5321设计的专用数字抽取滤波器，它是一个抽样率可变的3级抽取数字滤波器，通过对它的DECC、DECB、DECA三个控制位编程可以得到4 kHz、2 kHz、1 kHz、500 Hz、250 Hz、125 Hz、62.5 Hz 七种不同的输出抽取率，输出的字长为24位，并且在串行口读工作方式下以位流的形式从CS5322的SOD引脚输出。

根据CS5321和CS5322的这些特点，在选择系统的中央处理及控制单元的时候，最好选择字长为32位的带有串行口的DSP或其他的微处理器。

1 系统的总体接口

基于以上介绍及整个系统采用串行传输的考虑，采集系统的总体接口框图如图2所示。

由图1可见，多通道模拟信号先经过前置放大器送到各自的∑一△A/D转换器，得到的多通道数字信号在多路控制电路的作用下，通过串行口传输到中央处理控制单元，经过适当的处理后可以送入存储器中存储。整个系统设计的关键在于多通道的串行口接口设计，下面予以介绍。

2 多通道串行接口的设计原理与实现

由前面介绍可知，CS5322输出为24位串行比特流，只需要加入少量的多路控制逻辑，就能够实现多通道的A/D转换器与DSP的直接连接，几乎不需要加入其他的任何接口逻辑电路。下面从分析∑一△A/D转换器的工作时序开始，详细介绍该采集系统的原理及具体实现。

2.1 ∑一△A/D转换器的串口读操作时序

由CS5321/CS5322组成的∑一△A/D转换器的串行口读操作时序如图3所示。

当CS5321/CS5322的输入时钟(CLKIN)为1 MHz时，调制器(CS5321)输出速率为256 Kb/s的串行抽样比特流。通过对CS5322的抽取率控制位(DECC、DECB、DECA)的不同赋值，可以产生7种不同的输出字率(即采样频率)，字长为24位。CS5322的初始化可以通过软件编程，也可以通过硬件直接置位完成。具体采用哪种方法，可以根据系统的需要来选择。

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