在进行常规电量测量装置的校验中，作为校验装置，一定要对电压、电流的幅值、频率、相位等进行高精度测量，在校验装置中采用 TI 公司 DSP 器件 TMS320F206 控制 A/D 转换、数据采集和数字滤波处理，并把滤波处理后的数据传送给微机进行数据的进一步处理，实现了高精度电表校验的要求。

测量单元的组成及其功能
测量单元是作为系统的高精度标准表，要完成对交 / 直流电压、电流的多个电量测量，测量的精度小于 0.05 级，测量单元采取插卡式设计，直接插入 IPC（工业控制微机）的 ISA 总线中使用。本单元结构框图如图 1 所示。

其中：A/D 转换器采用 BB 公司的 ADS7805，这是 16-Bit，转换频率可达 100KHz，的高精度转换器，芯片有 28 脚双排直插式或贴片式封装，转换结果 16 位并行输出，启动转换和读取上次转换的结果可以同时进行，用它完成变换后的电压、电流信号的 A/D 转换;双口 RAM 采用 CY7133-25，它是一个双边均 16 位数据位的 2KBRAM，两边可以分别对片内的存储单元进行存取，在电路中分别受 DSP 和 IPC 的控制，以实现 IPC 和 TMS320F206 之间的数据交换;过零比较用 LM339，实现对交流 v、I 的过零检测，用于获取计算频率、相位差等数据的信号。

DSP 采用的是 TI 公司的 16-bit 定点 DSP TMS320F206，运算速度 40MIPS，是一种低功耗器件，采用了改进的哈佛结构，有 1 条程序总线和 3 条数据总线，流水线操作，有高度并行 32-bit 算术逻辑单元、16*16-bit 并行硬件乘法器、片内存储器、片内外设和高度专业化的指令集，从而使该芯片速度高、操作灵活。片内资源还有：内部时钟发生器，可以对外接时钟源进行*1、*2、*4 和 /2 来产生 CPU 时钟;片内有 RAM4.5K，Flash32K，能够适合于许多工程应用，特别是 32K Flash 作为程序存储器，给系统的设计和程序的调试带来很大方便;3 个外部中断 INT1、INT2、INT;1 个同步串口和一个异步串口;1 个软件可编程定时器;JTAG 扫描仿真接口（IEEE 标准），用来实现在线仿真测试;具有 4 个独立可编程 I/O 脚（I/O0、I/O1、I/O2、I/O3），1 个输出脚 XF 和 1 个输入脚 /BIO。

由于 DSP 的取指和执行能完全重叠运行，再加上多级流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的 DSP 指令和快速的指令周期等结构特点，使得其数字处理速度大大提高，这也为 DSP 和外部电路和器件的接口提出了一些新的要求和问题，在设计 DSP 应用系统时必须要认真考虑。

TMS320F206 和 ISA 总线的接口

考虑到系统数据处理的适时性和相对独立性，TMS320F206 和 IPC 交换数据是通过双口 SRAM 实现，接口电路如图 2 所示。

这部分电路接口，主要需要考虑解决以下问题：

（1） DSP 对双口 SRAM 的读 / 写控制

TMS320F206 的地址线 A0-A10 分别和 CY7133 的 A0L-A10L 直接相连，F206 的 16 位数据线分别和 CY7133 的 IO L0-10 直接相连。由于采用了快速双口 SRAM，无需考虑为 DSP 加入等待状态，R//WE 直接接 RAM 的 R/W LU 和 R/W LL 进行数据读写控制，CY7133 的片选信号 /CEL 由 /DS 和 A15 组合产生，由图可见 TMS320F206 对 CY7133 的寻址范围为 8000H-87FFH。测量单元用了 3 片 TMS320F206 组成 3 路相同的测量电路对三相电路分别测量（图 2 中只画出 1 路）。

（2） IPC 对双口 SRAM 的读 / 写控制

IPC 通过 ISA 总线对双口 SRAM 的读 / 写控制，直接用存储器寻址的方法进行读写。 ISA 总线有 A0-A19 根地址线，可以直接寻址 00000-FFFFFH，其中 C8000-EFFFFH 保留给用户，可以作为存储器的扩充设计使用。本电路 IPC 对双口 SRAM 的读 / 写控制中，地址线、数据线、存储器读（/OE）和写（/MEMW）控制线的连接如图 2 中所示，其译码电路译码得到的 3 组地址选择信号，D8000-D87FFH、D88000-D8FFFH、D9000-D97FFH 分别用来作为 3 路双口 RAM 的片选信号。

（3） 避免两边对同一单元同时进行读 / 写操作

因为 DSP 和 IPC 对双口 SRAM 的读 / 写是随机的，在使用中有可能两边同时对 SRAM 的同一单元进行读写操作，从而引起读写数据的错误。CY7133 两边有 /BUSY 信号，当两边器件同时访问同一存储单元时，信号 /BUSY 有效，表示有一个访问冲突发生。为了能够处理好访问冲突，如图 3，/BUSYL 信号接 TMS320F206 的 READY 引脚，当 READY 为低，表示 IPC 已经在对 CY7133 的同一单元读或写，TMS320F206 应稍作延时再对该单元操作;三路 CY7133 的 /BUSYR 信号经过一个与门接到 ISA 总线的 10 号中断 IR10，任一路 /BUSYR 有效，即向 IPC 发出中断，表示 DSP 已经在对 SRAM 的同一单元读或写，IPC 应稍作延时再对该单元操作，这样就实现了 TMS320F206 和 IPC 进行正常的双口存储空间访问。需要注意，/BUSY 引脚必须接上拉电阻才能正常工作（图中从略）。

DSP 和被测量信号的连接

系统的被测量信号主要是电压、电流的幅值、频率和相位。频率和相位测量通过比较器接入 TMS320F206 的中断引脚，再配合内部的定时器即可以测量和处理，这里不再多述。幅值的测量就是要对已经按精度要求和按比例变换减小后的电压电流信号进行精确测量。为了发挥 DSP 的特点，对被测信号进行高速采样和滤波处理，用 2 片 ADS7805 同时分别对变换后的电压电流信号采样和 A/D 转换，然后读取并进行数字滤波处理，A/D 转换及测量电路如图 3 所示。ADS7805 转换结果以补码表示，最高位为符号，15 位数据，对数据的实际分辨率可达到 1/32767。由于对 A/D 转换进行控制和读取是属于 I/O 操作，所以用 TMS320F206 的 I/O 控制信号 /IS 和地址线组合译码，电路中，当 TMS320F206 对地址 7XXX 进行操作时，会同时启动 2 路 ADS7805 进行 A/D 转换;当对地址 2XXX 进行输入，将读入被测电 压 v 的转换结果;当对地址 4XXX 进行输入，将读入被测电流 i 的转换结果。

结束语

本文接口电路已成功用于高精度电表校验系统，完全改变了传统的微机 - 单片机的上、下位机进行串行通信的校验系统方式，充分利用了微机原有的软、硬件资源，发挥了 DSP 在数字信号快速处理上的特点和优势，成为生产厂家生产与推广新一代产品。