基于CPCI总线的智能A/D,D/A模块设计

　　在工业控制领域，为了实现采集和控制功能，经常会使用到A/D，D/A模块。在实际使用中A/D，D/A模块和主机之间通信方式可以有很多选择。比如RS 232，RS 422，网络等接口方式。在该设计中A/D，D/A模块通过CPCI总线与主机通信，通过A/D接口采集数据，经过伺服控制软件处理，输出模拟量驱动执行机构。

　　从而实现一个闭环的控制。另外通过对DSP软件的修改，该模块还可以单独实现A/D或者D/A功能。

　　该设计中A/D，D/A模块具备以下功能：

　　(1)提供2路16位A/D，输入信号范围±5 V，精度要求小于士16 LSB;

　　(2)提供2路16位D/A，输出信号范围±5 V，精度要求小于土8 LSB，受系统复位控制;

　　(3)使用TI公司DSP(TMS320VC33)作为板载处理器，该DSP主要实现管理A/D和D/A、运行控制算法、与主机通信功能，并受系统复位控制;

　　(4)DSP与主机采用双口RAM(IDT7133)实现数据交换功能。

　　1 设计原理

　　如图1硬件结构框图所示，该模块采用TI公司高性能CPU器件TMS320VC33为核心。模块通过PCI9052芯片与CPCI总线连接，PCI9052的本地总线的信号连接到双口RAM的一端。双口RAM的另一端通过电平缓冲器连接DSP。

　　DSP核心电路包括DSP芯片TMS320VC33、数据RAM CY7C1041VC33、程序FLASH芯片SST39VF800A组成;DSP的地址、数据、控制总线通过电平缓冲器件连接双口RAM、A/D芯片、D/A芯片、CPLD。DSP通过双口RAM芯片与主控计算机进行数据交换;A/D芯片的初始化以及读写操作也由DSP负责完成;DSP控制D/A芯片输出模拟信号;CPLD内部主要实现组合逻辑功能，将DSP输入的控制信号译码，然后输出给双口RAM以及A/D，D/A等功能芯片使用。

　　双口RAM芯片是实现智能板的重要组成，由于DSP与主控计算机的地址空间资源是分别进行独立分配的，无法直接进行互相访问，在两者之间需要一个数据缓冲，双口RAM的特点使其可以满足这个要求。

　　2 实现方法

　　2.1 主要原器件选择

　　在该设计中采用成熟技术，选用常用、可靠的控制芯片，结合一些常用的外围电路和专用电路实现全部的功能。即选择PC19052作为接口芯片，利用该芯片实现PCI总线从接口逻辑。

　　选择TMS320VC33作为板载处理芯片，该芯片是TI公司推出的专门用于实现浮点运算的高性能DSP，数据处理能力强，并且包含丰富的外围电路扩展接口。

　　为了实现模块上的电平转换功能，选择应用比较广泛SN74ALVC164245DL作为电平转换缓冲芯片。

　　2.2 PCI9052与双口RAM硬件接口实现

　　如图3所示PCI9052与双口RAM连接的本地总线信号包括地址、数据、控制信号3个部分。地址总线宽度为12位，数据总线宽度为16位，因此寻址空间为2 KB的16 b地址空间。控制信号包括读写控制信号和外设准备完成信号，当双口RAM将外设准备完成信号拉低后，主机就可以通过输出读写控制信号对双口RAM进行读写的操作。