在進行常規電量測量裝置的校驗中，作為校驗裝置，一定要對電壓、電流的幅值、頻率、相位等進行高精度測量，在校驗裝置中采用 TI 公司 DSP 器件 TMS320F206 控制 A/D 轉換、數據采集和數字濾波處理，并把濾波處理后的數據傳送給微機進行數據的進一步處理，實現了高精度電表校驗的要求。

測量單元的組成及其功能

測量單元是作為系統的高精度標準表，要完成對交 / 直流電壓、電流的多個電量測量，測量的精度小于 0.05 級，測量單元采取插卡式設計，直接插入 IPC（工業控制微機）的 ISA 總線中使用。本單元結構框圖如圖 1 所示。

其中：A/D 轉換器采用 BB 公司的 ADS7805，這是 16-Bit，轉換頻率可達 100KHz，的高精度轉換器，芯片有 28 腳雙排直插式或貼片式封裝，轉換結果 16 位并行輸出，啟動轉換和讀取上次轉換的結果可以同時進行，用它完成變換后的電壓、電流信號的 A/D 轉換;雙口 RAM 采用 CY7133-25，它是一個雙邊均 16 位數據位的 2KBRAM，兩邊可以分別對片內的存儲單元進行存取，在電路中分別受 DSP 和 IPC 的控制，以實現 IPC 和 TMS320F206 之間的數據交換;過零比較用 LM339，實現對交流 v、I 的過零檢測，用于獲取計算頻率、相位差等數據的信號。

DSP 采用的是 TI 公司的 16-bit 定點 DSP TMS320F206，運算速度 40MIPS，是一種低功耗器件，采用了改進的哈佛結構，有 1 條程序總線和 3 條數據總線，流水線操作，有高度并行 32-bit 算術邏輯單元、16*16-bit 并行硬件乘法器、片內存儲器、片內外設和高度專業化的指令集，從而使該芯片速度高、操作靈活。片內資源還有：內部時鐘發生器，可以對外接時鐘源進行*1、*2、*4 和 /2 來產生 CPU 時鐘;片內有 RAM4.5K，Flash32K，能夠適合于許多工程應用，特別是 32K Flash 作為程序存儲器，給系統的設計和程序的調試帶來很大方便;3 個外部中斷 INT1、INT2、INT;1 個同步串口和一個異步串口;1 個軟件可編程定時器;JTAG 掃描仿真接口（IEEE 標準），用來實現在線仿真測試;具有 4 個獨立可編程 I/O 腳（I/O0、I/O1、I/O2、I/O3），1 個輸出腳 XF 和 1 個輸入腳 /BIO。

由于 DSP 的取指和執行能完全重疊運行，再加上多級流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊的 DSP 指令和快速的指令周期等結構特點，使得其數字處理速度大大提高，這也為 DSP 和外部電路和器件的接口提出了一些新的要求和問題，在設計 DSP 應用系統時必須要認真考慮。

TMS320F206 和 ISA 總線的接口

考慮到系統數據處理的適時性和相對獨立性，TMS320F206 和 IPC 交換數據是通過雙口 SRAM 實現，接口電路如圖 2 所示。

這部分電路接口，主要需要考慮解決以下問題：

（1） DSP 對雙口 SRAM 的讀 / 寫控制

TMS320F206 的地址線 A0-A10 分別和 CY7133 的 A0L-A10L 直接相連，F206 的 16 位數據線分別和 CY7133 的 IO L0-10 直接相連。由于采用了快速雙口 SRAM，無需考慮為 DSP 加入等待狀態，R//WE 直接接 RAM 的 R/W LU 和 R/W LL 進行數據讀寫控制，CY7133 的片選信號 /CEL 由 /DS 和 A15 組合產生，由圖可見 TMS320F206 對 CY7133 的尋址范圍為 8000H-87FFH。測量單元用了 3 片 TMS320F206 組成 3 路相同的測量電路對三相電路分別測量（圖 2 中只畫出 1 路）。

（2） IPC 對雙口 SRAM 的讀 / 寫控制

IPC 通過 ISA 總線對雙口 SRAM 的讀 / 寫控制，直接用存儲器尋址的方法進行讀寫。 ISA 總線有 A0-A19 根地址線，可以直接尋址 00000-FFFFFH，其中 C8000-EFFFFH 保留給用戶，可以作為存儲器的擴充設計使用。本電路 IPC 對雙口 SRAM 的讀 / 寫控制中，地址線、數據線、存儲器讀（/OE）和寫（/MEMW）控制線的連接如圖 2 中所示，其譯碼電路譯碼得到的 3 組地址選擇信號，D8000-D87FFH、D88000-D8FFFH、D9000-D97FFH 分別用來作為 3 路雙口 RAM 的片選信號。

（3） 避免兩邊對同一單元同時進行讀 / 寫操作

因為 DSP 和 IPC 對雙口 SRAM 的讀 / 寫是隨機的，在使用中有可能兩邊同時對 SRAM 的同一單元進行讀寫操作，從而引起讀寫數據的錯誤。CY7133 兩邊有 /BUSY 信號，當兩邊器件同時訪問同一存儲單元時，信號 /BUSY 有效，表示有一個訪問沖突發生。為了能夠處理好訪問沖突，如圖 3，/BUSYL 信號接 TMS320F206 的 READY 引腳，當 READY 為低，表示 IPC 已經在對 CY7133 的同一單元讀或寫，TMS320F206 應稍作延時再對該單元操作;三路 CY7133 的 /BUSYR 信號經過一個與門接到 ISA 總線的 10 號中斷 IR10，任一路 /BUSYR 有效，即向 IPC 發出中斷，表示 DSP 已經在對 SRAM 的同一單元讀或寫，IPC 應稍作延時再對該單元操作，這樣就實現了 TMS320F206 和 IPC 進行正常的雙口存儲空間訪問。需要注意，/BUSY 引腳必須接上拉電阻才能正常工作（圖中從略）。

DSP 和被測量信號的連接

系統的被測量信號主要是電壓、電流的幅值、頻率和相位。頻率和相位測量通過比較器接入 TMS320F206 的中斷引腳，再配合內部的定時器即可以測量和處理，這里不再多述。幅值的測量就是要對已經按精度要求和按比例變換減小后的電壓電流信號進行精確測量。為了發揮 DSP 的特點，對被測信號進行高速采樣和濾波處理，用 2 片 ADS7805 同時分別對變換后的電壓電流信號采樣和 A/D 轉換，然后讀取并進行數字濾波處理，A/D 轉換及測量電路如圖 3 所示。ADS7805 轉換結果以補碼表示，最高位為符號，15 位數據，對數據的實際分辨率可達到 1/32767。由于對 A/D 轉換進行控制和讀取是屬于 I/O 操作，所以用 TMS320F206 的 I/O 控制信號 /IS 和地址線組合譯碼，電路中，當 TMS320F206 對地址 7XXX 進行操作時，會同時啟動 2 路 ADS7805 進行 A/D 轉換;當對地址 2XXX 進行輸入，將讀入被測電 壓 v 的轉換結果;當對地址 4XXX 進行輸入，將讀入被測電流 i 的轉換結果。

結束語

本文接口電路已成功用于高精度電表校驗系統，完全改變了傳統的微機 - 單片機的上、下位機進行串行通信的校驗系統方式，充分利用了微機原有的軟、硬件資源，發揮了 DSP 在數字信號快速處理上的特點和優勢，成為生產廠家生產與推廣新一代產品。