給出了12位串行D/AMAX543在TMS320F206 DSP的采樣系統中實現量程自動轉換的具體方法，并對MAX543中R－2R電阻網絡結構進行了分析。討論了DSP的應用程序的設計，并給出了程序流程框圖。
在弱信號檢測電路中，經常會因為傳感器的移動、測試信號類型變化等因素引起被測信號的改變。這時就需要對信號的增益進行調節，為使調節達到精密測量要求，對于一些以DSP為信號處理機的采樣系統，應引入準確、實時的量程自動轉換電路。
量程自動轉換電路可以用運算放大器和模擬開關構成，但對這種精密的、實時進行微調的電路，我們采用一個由MAXIM公司的12位D/A轉換器MAX543組成的自動調節增益轉換電路。利用DSPTMS320F206異步串口靈活控制功能，決定適當的信號放大倍數。本文先介紹MAX534和TMS320F206的原理與特性，然后討論量程自動轉換電路的具體實現方法并給出具體匯編程序框圖。
1 12位串行數模轉換器MAX543
1.1 MAX543原理及特性
MAX543是一種12位電流輸出、乘法數模轉換器。它由一個12位的R－2R型DAC、一個串行輸入并行輸出的移位寄存器、一個DAC寄存器和控制邏輯電路組成。在時鐘信號（CLK）的上升沿，串行數據輸入端（SRI）的串行數據移位進入MAX543，當所有的數據進入后，LOAD端變為低電平。
MAX543可采用5V單電壓供電，數字輸入為TTL或5VCOMS相兼容的電平。MAX543采用的制作工藝可以保證±1/4LSB的線性度和優于±1LSB的增益精度。數字輸入采用了防靜電措施。
1.2 MAX543的內部電路及工作過程分析
MAX543的數模轉換電路由一個R－2R電阻網絡和NMOS模選開關組成，如圖2所示。根據輸入數據的變化來決定每一個模選開關是接地還是與Iout端相連。
圖3為MAX543的工作時序圖。從第一個時鐘信號的上升沿開始，MSB位開始移入MAX543，在隨后的時鐘周期里，其余各位依次移入。當所有數據輸入后，再延遲30ns，LOAD端變為低電平，數據進入到12位DAC寄存器中，進一步控制NMOS模選開關。
2 TMS320F206的異步串口分析
TMS320F206是TI公司生產的定點、靜態COMS數字信號處理器。它采用先進的哈佛結構（將數據空間和地址空間的總線分離）、具有片內外設、片內存儲器及專用的運算指令集，這些特點使得此器件使用靈活方便。TMS320F206的異步串口可用于不同期間的數據傳遞。
2.1 接口管腳與寄存器
異步串口由以下管腳組成：
TX：TX端從異步串口發送移位寄存器（AXSR）發出串行數據。
RX：RX端從異步串口接收移位寄存器（ARSR）接收串行數據。
IO0－IO3：通用I/O端口可以設置成為通用I/O端口，也可以設置成為UART的握手信號。
兩個片內寄存器進行數據的發送和接收操作并且控制端口的操作：
·異步串行控制寄存器（ASPCR）ASPCR的I/O地址為FFF5H，包括設置端口模式位。允許和禁止自動波特率邏輯檢測，選擇中止位的數目，允許或禁止中斷。設置IO0－IO3，復位端口。
·I/O狀態寄存器（IOSR）IOSR的I/O地址為FFF6H，包括輸入波特率、各種錯誤狀況、以及數據傳輸的狀態。檢測RX端的斷點、IO0－IO3的狀態，并且檢測IO0－IO3的變化。
2.2 異步串口的設置
ASPCR控制異步串口的操作。圖4給出了16位ASPCR的格式圖。
2.3 I/O狀態寄存器的設置
IOSR返回異步串口和I/O口（IO0－IO3）的狀態。圖5給出了16位IOSR寄存器的格式圖，IOSR的I/O地址是FFF6H。
3 TMS320F206 DSP異步串口控制程控放大器的具體實現
3.1 電路原理圖分析
具體實現的電路原理圖如圖6所示，量程自動轉換電路由MAX543和AD公司出品的高速精密運算放大器AD711J組成，信號由DAC的RFB輸入，參考電壓端（Vref）與信號輸出端相連，運放的反向輸出端與MAX543的電流輸出端相連。
在MAX543和DSP的接口部分，LOAD端與XF相連，時鐘信號由IO0產生，IO1輸出控制增益的數據。通過這種連接方式，MAX543的R－2R電阻網絡起到了一個精密可調電阻的作用。
3.2 數字輸入值與量程自動轉換電路的放大倍數之間的關系
圖7給出的是量程自動轉換電路的簡化原理圖。設輸入的電壓為Vi，輸出電壓為V0，根據R－2R電阻網絡圖，Vi和V0的關系式為：
其中Dj對應DSP輸出12位控制數據各位的值。
這樣即可實現量程的自動調節。
3.3 TMS320F206 DSPD/A控制程序的設計
TMS320F206 DSP D/A控制程序首先使TMS320F206初始化，所有的中斷均被屏蔽，等待狀態寄存器也被清0。在初始化異步串口，復位串口，將IO0－IO3置為輸出，然后激活異步串口。
在ADC初始化，置XF為1，IO0輸出0，對控制變量COUNT進行賦值。從IO1移出MSB位，經過延時程序1，再將時鐘信號變為1，再經過延時程序2，將IO0變為低電平。通過循環程序，依次從IO1移出數據，當COUNT=0時，所有數據移出，將XF置0，執行延時程序3，數據輸送到12位DAC寄存器中，然后XF置0，一次增益調節過程結束。程序流程框圖如圖8所示。
4 結束語
本文分析了12位串行D/A MAX543實現增益調節的方法。通過利用D/A的內部電阻網絡，可以實現量程的快速準確測量。該方法具有普遍的應用意義，可在速度、精度要求較高的測量系統中得到廣泛的應用。
作者：高遵伯 劉安芝 劉希順 國防科技大學 來源：電子工程師