基于串行總線的測量儀器模擬節(jié)點設(shè)計
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2 基于串行總線的模擬節(jié)點信號監(jiān)測設(shè)計
現(xiàn)代測量儀器智能化程度和性能指標(biāo)越來越高，越來越多地使用軟件進(jìn)行性能指標(biāo)的調(diào)節(jié)、校準(zhǔn)和補(bǔ)償，同時越來越多地需要實時監(jiān)測整個儀器的工作狀態(tài)，以提高系統(tǒng)的町靠性，故對模擬節(jié)點數(shù)量需求越來越大。此外，現(xiàn)代智能測量儀器正迅速向低功耗、低成本、小體積、高性能、高速率方向發(fā)展，電路集成度越來越大，成本越來越低，尺寸越來越小，頻率也越來越高。作為測量儀器的輔助支撐電路，如何在滿足功能和性能的前提下盡可能減少電路板面積占用、減小對其他電路的電磁干擾等影響，一直是設(shè)計者不斷追求的目標(biāo)。可見，基于并行總線的傳統(tǒng)模擬節(jié)點信號監(jiān)測設(shè)計思想已經(jīng)不能滿足需要。
隨著串行總線接口技術(shù)的誕生和不斷成熟，其簡單的接口、較高的數(shù)據(jù)傳輸效率、靈活的互聯(lián)方式以及其可擴(kuò)展性能力使得在電子領(lǐng)域及測試領(lǐng)域得到迅速推廣和應(yīng)用。與并行接口相比，串行接口減少了引腳數(shù)目，降低了接口沒計的復(fù)雜性，減小了電磁輻射和體積。
串行接口通常提供全雙工同步操作，數(shù)據(jù)以位為單位進(jìn)行串行輸入輸出。各元器件生產(chǎn)廠家紛紛推出了基于串行總線的器件，越來越多的處理器也開始集成相應(yīng)的串行通信接口，并兼容一些流行的串行總線。因此，在精度、速度、分辯力等指標(biāo)許可的前提下，選擇多通道以及具有采樣保持器串行ADC以及其他串行器件搭建基于串行總線的測量儀器模擬節(jié)點方案無疑是一種理想的選擇。基于這種串行總線的模擬節(jié)點電路設(shè)計如圖2所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/188483.htm
在智能測量儀器中，模擬節(jié)點通常分布于儀器的各個電路板和功能模塊，而每塊電路板和功能模塊又可能包括多個模擬探測節(jié)點。
為此，在設(shè)計中往往根據(jù)模擬節(jié)點的數(shù)量選擇使用一片或多片多通道串行A／D芯片(如AD公司的AD7812等)構(gòu)成每塊電路板或功能模塊的模擬輸入通道，而不同電路板或功能模塊上的串行設(shè)備均掛接在同一串行總線上，由處理器通過控制總線及譯碼邏輯來選擇相應(yīng)的模擬輸入通道并控制相應(yīng)串行設(shè)備的工作。此外，在具體的設(shè)計中，往往還可以利用串行總線進(jìn)行一些輔助電路設(shè)計：如利用一些串行D／A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成模擬輸出通道，以根據(jù)需要產(chǎn)生合適的模擬信號，實現(xiàn)對電路板相關(guān)電路的校準(zhǔn)與補(bǔ)償；設(shè)計掛接一些串行E2PROM存儲器，用來存儲相關(guān)通道的校準(zhǔn)與補(bǔ)償參數(shù)，等等。如圖3所示。
3 基于串行總線的模擬節(jié)點信號監(jiān)測設(shè)計要點
3．1 串行總線連接
目前，世界各主要半導(dǎo)體制造商提交了多種不同的串行協(xié)議，比較典型的有以Motorola公司為代表的SPI(se-rial peripheral interface：串行外圍設(shè)備接口)、以Philips公司為代表的I2C(Inter IC)以及國家半導(dǎo)體公司為代表的MICROWIRE總線(微總線)等。其中，SPI是一種高速4線同步串行外設(shè)接口總線，1條用于串行移位時鐘SCK，1條用作從使能信號(SS)，另外2條數(shù)據(jù)線分別用于數(shù)據(jù)的收發(fā)(MISO和MOSI)，采取主從式通信方式、全雙工傳輸。傳輸速率由主控設(shè)備編程決定，可選擇移位
率、主從模式以及時鐘的極性和相位等；I2C總線是一種用雙向2線串行總線，1條串行數(shù)據(jù)線(SDA)和1條串行時鐘線(SCL)，采用主從方式的同步通信方式，在通信過程通過地址確定通信對象，每個I2C器件都有一個唯一的地址，每個器件既可發(fā)送也可接收，是1種多主總線；MI-CROWIRE總線是一種3線同步串行接口總線，1條時鐘線(SK)和2條數(shù)據(jù)收發(fā)線(SO和SI)。
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