【文章內(nèi)容簡介】 門開始計數(shù)，直到積分器恢復 到零電平時，計數(shù)停止。則計數(shù)器所計出的數(shù)字即正比于輸入電壓 Vi 在 T0 時間內(nèi) 的平均值，于是完成了一次 A/D 轉(zhuǎn)換。由于雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換是測量輸入電壓 Vi 在 T0 時間內(nèi)的平均值，所以對常態(tài)干擾 (串摸干擾 )有很強的抑制作用，尤其對正負波形對稱的干擾信號，抑制效果更好。雙積分型的 A/D 轉(zhuǎn)換器電路簡單，抗干擾能力強，精度高，這是突出的優(yōu)點。但轉(zhuǎn)換速度比較慢，常用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換時間為毫秒級。例如 12 位的積分型A/D 芯片 ADCETl2BC，其轉(zhuǎn)換時間為 lms。因此適用于模擬信號變化緩慢，采樣速率 要求較低，而對精度要求較高，或現(xiàn)場干擾較嚴重的場合。例如在數(shù)字電壓表中常被采用。 第二章 基于 ARM 和 QT 的多路信號監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 ② 逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器 逐次逼近型 (也稱逐位比較式 )的 A/D 轉(zhuǎn)換器， 主要由逐次逼近寄存器 SAR、 D/A 轉(zhuǎn)換器、比較器以及時序和控制邏輯等部分組成。它的實質(zhì)是逐次把設(shè)定的 SAR 寄存器中的數(shù)字量經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后得到電壓 Vc 與待轉(zhuǎn)換模擬電壓 V。進行比較。比較時，先從 SAR 的最高位開始，逐次確定各位的數(shù)碼應(yīng)是 “1” 還是 “0” ，其工作過程如下：轉(zhuǎn)換前，先將 SAR 寄存器各位清零。轉(zhuǎn)換開 始時，控制邏輯電路先設(shè)定 SAR 寄存器的最高位為“1” ，其余位為 “0” ，此試探值經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換成電壓 Vc，然后將 Vc 與模擬輸入電壓 Vx 比較。如果 Vx≥Vc ，說明 SAR 最高位的 “1” 應(yīng)予保留；如果 VxVc，說明 SAR 該位應(yīng)予清零。然后再對 SAR 寄存器的次高位置“1” ，依上述方法進行 D/A 轉(zhuǎn)換和比較。如此重復上述過程，直至確定SAR 寄存器的最低位為止。過程結(jié)束后，狀態(tài)線改變狀態(tài)，表明已完成一次轉(zhuǎn)換。最后，逐次逼近寄存器 SAR 中的內(nèi)容就是與輸入模擬量 V 相對應(yīng)的二進制數(shù)字量。顯然 A/D轉(zhuǎn)換器的位 數(shù) N 決定于 SAR 的位數(shù)和 D/A 的位數(shù)。圖 (b)表示四位 A/D 轉(zhuǎn)換器的逐次逼近過程。轉(zhuǎn)換結(jié)果能否準確逼近模擬信號，主要取決于 SAR 和 D/A 的位數(shù)。位數(shù)越多，越能準確逼近模擬量，但轉(zhuǎn)換所需的時間也越長。逐次逼近式的 A/D 轉(zhuǎn)換器的主要特點是：轉(zhuǎn)換速度較快，在 1— 100/μs 以內(nèi)，分辨率可以達 18 位，特別適用于工業(yè)控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換時間固定，不隨輸入信號的變化而變化。抗干擾能力相對積分型的差。例如，對 模擬輸入信號采樣過程中，若在采樣時刻有一個干擾脈沖迭加在模擬信號上，則采樣時，包括干擾信號 在內(nèi)，都被采樣和轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這就會造成較大的誤差，所以有必要采取適當?shù)臑V波措施。 本文所用為逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 A/D轉(zhuǎn)換器在擴展板的連接 A/D 轉(zhuǎn)換器在擴展板的接法如圖 28 所示，前三路通過電位器接到 電源上。 第二章 基于 ARM 和 QT 的多路信號監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計 10 圖 26 ADC 電阻分壓 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動開發(fā) 11 第三章 嵌入式 linux移植及驅(qū)動開發(fā) linux主要特征 ① 符合 POSIX 標準 POSIX 標準定義了一個最小的 Unix 操作系統(tǒng)接口，任何操作系統(tǒng)只有符合這一標準，才有可能運 行 Unix 程 序。考慮到 Unix 具有豐富的應(yīng)用程序，當今絕大多數(shù)操作系統(tǒng)都把滿足 POSIX 標準作為實現(xiàn) 目標， Linux 也不例外，它完全支持 POSIX 標準。另外，為了使 Unix System V 和 BSD 上 的程序能直接在 Linux 上運行， Linux 還增加了部分 System V 和 BSD 的系統(tǒng)接口，使 Linux 成為一個完善的 Unix 程序開發(fā)系統(tǒng)。 ② 支持多用戶訪問和多任務(wù)編程 Linux 是一個多用戶操作系統(tǒng)，它允許多個用戶同時訪問系統(tǒng)而不會造成用戶之間的相互干擾。另外， Linux 還支持真正的多用戶編程，一個用戶可以創(chuàng)建多個進程，并使各個進程協(xié)同工作來完成用戶的需求 . ③ 采用頁式存儲管理 頁式存儲管理使 Linux 能更有效地利用物理存儲空間，頁面的 換入換出為用戶提供了更大的存儲空間。 ④ 支持動態(tài)鏈接 用戶程序的執(zhí)行往往離不開標準庫的支持，一般的系統(tǒng)往往采用靜態(tài)鏈接方式 即在裝配階段就已將 用戶程序和標準庫鏈接好，這樣，當多個進程運行時，可能會出現(xiàn)庫代碼在內(nèi)存中有多個副本而浪費存儲 空間的情況。 Linux 支持動態(tài)鏈接方式，當 運行時才進行庫鏈接，如果所需要的庫已被其它進程裝入內(nèi)存， 則不必再裝入，否則才從硬盤中將庫調(diào)入。這樣 能保證內(nèi)存中的庫程序代碼是唯一的。 ⑤ 支持多種文件系統(tǒng) Linux 能支持多種文件系統(tǒng)。目前支持的文件系統(tǒng)有： EXT EXT、XIAFS、 ISOFS、 HPFS、 MSDOS、 UMSDOS、 PROC、 NFS、 SYSV、 MINIX、 SMB、UFS、 NCP、 VFAT、 AFFS。 Linux 最常用的文件系統(tǒng)是 EXT2，它的文件名長度可 達 255字符，并且還有許多特有的功能，使它比常規(guī)的 Unix 文件系 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動開發(fā) 12 統(tǒng)更加安全。 ⑥ 支持 TCP/IP、 SLIP 和 PPP 在 Linux 中，用戶可以使用所有的網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)、遠程登錄等。 SLIP 和 PPP 能支持串行線上 的 TCP/IP 協(xié)議的使用，這意味著用戶可用一個高速 Modem 通過電話線連入 Inter 網(wǎng)中。 [10] 驅(qū)動程序開發(fā) 嵌入式 linux驅(qū)動程序開發(fā)方法 Linux 中的驅(qū)動設(shè)計是嵌入式 Linux 開發(fā)中十分重要的部分，它要求開發(fā)者不僅要熟悉 Linux 的內(nèi)核機制、驅(qū)動程序與用戶級應(yīng)用程序的接口關(guān)系、考慮系統(tǒng)中對設(shè)備的并發(fā)操作等等，而且還要非常熟悉所開發(fā)硬件的工作原理。這對驅(qū)動開發(fā)者提出了比較高的要求，這個實驗主要是給大家進入驅(qū)動設(shè)計提供一個簡單入門的一個實例，并不需要提供太多與硬 件相關(guān)的內(nèi)容，這部分應(yīng)該是通過仔細閱讀芯片廠家提供的資料來解決。驅(qū)動程序的作用是應(yīng)用程序與硬件之間的一個中間軟件層，驅(qū)動程序應(yīng)該為應(yīng)用程序展現(xiàn)硬件的所有功能，不應(yīng)該強加其他的約束，對于硬件使用的權(quán)限和限制應(yīng)該由應(yīng)用程序?qū)涌刂?。但是有時驅(qū)動程序的設(shè)計是跟所開發(fā)的項目相關(guān)的，這時就可能在驅(qū)動層加入一些與應(yīng)用相關(guān)的設(shè)計考慮，主要是因為在驅(qū)動層的效率比應(yīng)用層高，同時為了項目的需要可能只強化或優(yōu)化硬件的某個功能，而弱化或關(guān)閉其他一些功能；到底需要展現(xiàn)硬件的哪些功能全都由開發(fā)者根據(jù)需要而定。驅(qū)動程序有時會被多個進程同時 使用，這時我們要考慮如何處理并發(fā)的問題，就需要調(diào)用一些內(nèi)核的函數(shù)使用互斥量和鎖等機制。驅(qū)動程序主要需要考慮下面三個方面：提供盡量多的選項給用戶，提高驅(qū)動程序的速度和效率，盡量使驅(qū)動程序簡單，使之易于維護。 [2] ADC在 ARM中的驅(qū)動開發(fā) 一、開發(fā)環(huán)境 主 機： redhat/ 開發(fā)板： 北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開發(fā)的 UPNetARM2410S 實驗儀器 編譯器： 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動開發(fā) 13 二、硬件原理分析 圖 31 所示 S3C2410 內(nèi)部 ADC 結(jié)構(gòu) 圖 31 S3C2410 內(nèi)部 ADC 結(jié)構(gòu) 我們從上面的結(jié)構(gòu)圖和數(shù)據(jù)手冊可以知道，該 ADC 模塊總共有 8 個通道可以進行模擬信號的輸入，分別是 AIN0、 AIN AIN AIN YM、 YP、XM、 XP。那么 ADC是怎么實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換呢？首先模擬信號從任一通道輸入，然后設(shè)定寄存器中預(yù)分頻器的值來確定 AD 轉(zhuǎn)換器 頻率，最后 ADC 將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號保存到 ADC 數(shù)據(jù)寄存器 0 中(ADCDAT0)，然后 ADCDAT0 中的數(shù)據(jù)可以通過中斷或查詢的方式來訪問。 對于 ADC 的各寄存器的操作和注意事項請參閱數(shù)據(jù)手冊 。 S3C2410 的 ADC 及觸摸屏控制寄存器以下有 5 種： （ 1） ADC 控制寄存器 ： ADCCON。該寄存器 各 參數(shù)描述見表 31。 表 31 ADC 控制寄存器 參數(shù) 描述 ENABLE_START 置 1：啟動 ADC 轉(zhuǎn)換 置 0：無操作 RESR_START 置 1：允許讀操作啟動 ADC 轉(zhuǎn)換 置 0：禁止讀操作啟動ADC 轉(zhuǎn)換 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動開發(fā) 14 STDBM 置 1：將 ADC 置為閑置狀態(tài)（模式） 置 0：將 ADC 置為正常操作狀態(tài) SEL_MUX 選擇需要進行轉(zhuǎn)換的 ADC 信道 PRSCVL ADC 轉(zhuǎn)換時鐘預(yù)分頻參數(shù) PRSCEN ADC 轉(zhuǎn)換時鐘使能 ECFLG ADC 轉(zhuǎn)換完成標志位（只讀） ， 為 1： ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束 為 0：ADC 轉(zhuǎn)換進行中 （ 2） ADC觸摸屏控制寄存器： ADCTSC。該寄存器主要是通過觸摸屏的各個控制引腳來決定觸摸屏轉(zhuǎn)換狀態(tài)，使其進行坐標軸轉(zhuǎn)換，或者進入中斷狀態(tài)，等待觸摸屏終端。各參數(shù)描述見表 32。 表 33 ADC 觸摸屏控制寄存器 參數(shù) 描述 XY_PST 對 X/Y軸手動測量模式進行選擇 AUTO_PST X/Y 軸的自動轉(zhuǎn)換模式使能位 PULL_UP XP 端的上拉電阻使能位 XP_SEN 設(shè)置 nXPON 輸出 狀態(tài) XM_SEN 設(shè)置 XMON 輸出狀態(tài) YP_SEN 設(shè)置 nYPON 輸出狀態(tài) YM_SEN 設(shè)置 YMON 輸出狀態(tài) 保留 這一位必須被設(shè)置為 0 （ 3） ADC延時寄存器： ADCDLY。該寄存器是只讀的，其中控制位都是標志位和結(jié)果位。各參數(shù)描述見表 33。 表 33 ADC 延時寄存器 參數(shù) 描述 DEDLY 在普通轉(zhuǎn)換模式，獨立 X/Y 坐標轉(zhuǎn)換模式 ，自動坐標轉(zhuǎn) 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動開發(fā) 15 換模式下， X/Y 坐標轉(zhuǎn)換的延時時間。 在等待中斷模式下，當觸摸屏發(fā)生觸摸中斷時，該寄存器在數(shù) ms 間隔內(nèi)產(chǎn)生 INT_TC 中斷。 （ 4） ADC 數(shù)據(jù) 寄存器 0： ADCDATA0。該寄存器是只讀的，其中控制位都是標志位和結(jié)果位。該寄存器各參數(shù)描述見表 34。 表 34 ADC 數(shù)據(jù)寄存器 0 參數(shù) 描述 XPDATA X 軸轉(zhuǎn)換資料寄存器 XY_PST 選擇 X/Y 軸自動轉(zhuǎn)換模式 AUTO_PST X/Y 軸自動轉(zhuǎn)換使能位 UPDOWN 選擇中斷等待模式的類型 為 0：按下產(chǎn)生中斷 為 1：釋放產(chǎn)生中斷 保留 保留位 （ 5） ADC 數(shù)據(jù)寄存器 1： ADCDATA1。該寄存器是只讀的，其中控制位都是標志位和結(jié)果位。該寄存器各參數(shù)描述見表 35。 表 35 ADC 數(shù) 據(jù)寄存器 1 參數(shù) 描述 XPDATA X 軸轉(zhuǎn)換資料寄存器 XY_PST 選擇 X/Y 軸自動轉(zhuǎn)換模式 AUTO_PST X/Y 軸自動轉(zhuǎn)換使能位 UPDOWN 選擇中斷等待模式的類型 為 0：按下產(chǎn)生中斷 為 1：釋放產(chǎn)生中斷 保留 保留位 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動開發(fā) 16 圖 32 ADC 接口電路圖 上圖是 UPNetARM2410S 上的 ADC應(yīng)用實例，開發(fā)板通過一個 10K的電位器 (可變電阻 )來產(chǎn)生電壓模擬信號，然后通過第一個通道 (即： AIN0)將 模擬信號輸入 ADC。 [1,8] 三、實現(xiàn) 方法 ADC 設(shè)備在 Linux 中可以看做是 簡單的字符設(shè)備 ， 也可以當做是一混雜設(shè)備 (misc 設(shè)備 )，這里我們 作為 misc 設(shè)備來實現(xiàn) ADC 的驅(qū)動。注意：這里我們獲取 AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)將采用中斷的方式，即當 AD轉(zhuǎn)換完成后產(chǎn)生 AD 中斷，在中斷服務(wù)程序中來讀取 ADCDAT0 的第 09 位的值 (即 AD 轉(zhuǎn)換后的值 )。 建立驅(qū)動程序文件 ，實現(xiàn)驅(qū)動的 打開、讀、寫 和退出 static int s3c2410_adc_open(struct inode *inode, struct file *filp) //adc 打開句柄 { init_MUTEX(amp。)。 init_wa