基于串行總線的測量儀器模擬節點設計
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2 基于串行總線的模擬節點信號監測設計
現代測量儀器智能化程度和性能指標越來越高，越來越多地使用軟件進行性能指標的調節、校準和補償，同時越來越多地需要實時監測整個儀器的工作狀態，以提高系統的町靠性，故對模擬節點數量需求越來越大。此外，現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，一直是設計者不斷追求的目標。可見，基于并行總線的傳統模擬節點信號監測設計思想已經不能滿足需要。
隨著串行總線接口技術的誕生和不斷成熟，其簡單的接口、較高的數據傳輸效率、靈活的互聯方式以及其可擴展性能力使得在電子領域及測試領域得到迅速推廣和應用。與并行接口相比，串行接口減少了引腳數目，降低了接口沒計的復雜性，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，數據以位為單位進行串行輸入輸出。各元器件生產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點電路設計如圖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點。
為此，在設計中往往根據模擬節點的數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的模擬輸入通道并控制相應串行設備的工作。此外，在具體的設計中，往往還可以利用串行總線進行一些輔助電路設計：如利用一些串行D／A轉換器構成模擬輸出通道，以根據需要產生合適的模擬信號，實現對電路板相關電路的校準與補償；設計掛接一些串行E2PROM存儲器，用來存儲相關通道的校準與補償參數，等等。如圖3所示。
3 基于串行總線的模擬節點信號監測設計要點
3．1 串行總線連接
目前，世界各主要半導體制造商提交了多種不同的串行協議，比較典型的有以Motorola公司為代表的SPI(se-rial peripheral interface：串行外圍設備接口)、以Philips公司為代表的I2C(Inter IC)以及國家半導體公司為代表的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條數據線分別用于數據的收發(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條串行數據線(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條數據收發線(SO和SI)。
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