【文章內(nèi)容簡介】 門開始計(jì)數(shù)，直到積分器恢復(fù) 到零電平時(shí)，計(jì)數(shù)停止。則計(jì)數(shù)器所計(jì)出的數(shù)字即正比于輸入電壓 Vi 在 T0 時(shí)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(shí)間內(nèi)的平均值，所以對(duì)常態(tài)干擾 (串摸干擾 )有很強(qiáng)的抑制作用，尤其對(duì)正負(fù)波形對(duì)稱的干擾信號(hào)，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(qiáng)，精度高，這是突出的優(yōu)點(diǎn)。但轉(zhuǎn)換速度比較慢，常用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換時(shí)間為毫秒級(jí)。例如 12 位的積分型A/D 芯片 ADCETl2BC，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為 lms。因此適用于模擬信號(hào)變化緩慢，采樣速率 要求較低，而對(duì)精度要求較高，或現(xiàn)場干擾較嚴(yán)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(hào)監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 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(shí)序和控制邏輯等部分組成。它的實(shí)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(jìn)行比較。比較時(shí)，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(shí)，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(duì) SAR 寄存器的次高位置“1” ，依上述方法進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換和比較。如此重復(fù)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(duì)應(yīng)的二進(jìn)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(zhǔn)確逼近模擬信號(hào)，主要取決于 SAR 和 D/A 的位數(shù)。位數(shù)越多，越能準(zhǔn)確逼近模擬量，但轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間也越長。逐次逼近式的 A/D 轉(zhuǎn)換器的主要特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速度較快，在 1— 100/μs 以內(nèi)，分辨率可以達(dá) 18 位，特別適用于工業(yè)控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換時(shí)間固定，不隨輸入信號(hào)的變化而變化?？垢蓴_能力相對(duì)積分型的差。例如，對(duì) 模擬輸入信號(hào)采樣過程中，若在采樣時(shí)刻有一個(gè)干擾脈沖迭加在模擬信號(hào)上，則采樣時(shí)，包括干擾信號(hào) 在內(nèi)，都被采樣和轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這就會(huì)造成較大的誤差，所以有必要采取適當(dāng)?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(kuò)展板的連接 A/D 轉(zhuǎn)換器在擴(kuò)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(hào)監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 圖 26 ADC 電阻分壓 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動(dòng)開發(fā) 11 第三章 嵌入式 linux移植及驅(qū)動(dòng)開發(fā) linux主要特征 ① 符合 POSIX 標(biāo)準(zhǔn) POSIX 標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)，才有可能運(yùn) 行 Unix 程 序?？紤]到 Unix 具有豐富的應(yīng)用程序，當(dāng)今絕大多數(shù)操作系統(tǒng)都把滿足 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)作為實(shí)現(xiàn) 目標(biāo)， Linux 也不例外，它完全支持 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)。另外，為了使 Unix System V 和 BSD 上 的程序能直接在 Linux 上運(yùn)行， Linux 還增加了部分 System V 和 BSD 的系統(tǒng)接口，使 Linux 成為一個(gè)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(gè)多用戶操作系統(tǒng)，它允許多個(gè)用戶同時(shí)訪問系統(tǒng)而不會(huì)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(gè)用戶可以創(chuàng)建多個(gè)進(jìn)程，并使各個(gè)進(jìn)程協(xié)同工作來完成用戶的需求 . ③ 采用頁式存儲(chǔ)管理 頁式存儲(chǔ)管理使 Linux 能更有效地利用物理存儲(chǔ)空間，頁面的 換入換出為用戶提供了更大的存儲(chǔ)空間。 ④ 支持動(dòng)態(tài)鏈接 用戶程序的執(zhí)行往往離不開標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)庫鏈接好，這樣，當(dāng)多個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)庫代碼在內(nèi)存中有多個(gè)副本而浪費(fèi)存儲(chǔ) 空間的情況。 Linux 支持動(dòng)態(tài)鏈接方式，當(dāng) 運(yùn)行時(shí)才進(jìn)行庫鏈接，如果所需要的庫已被其它進(jìn)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(dá) 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(dòng)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(yuǎn)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(gè)高速 Modem 通過電話線連入 Inter 網(wǎng)中。 [10] 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā) 嵌入式 linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)方法 Linux 中的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)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(jī)制、驅(qū)動(dòng)程序與用戶級(jí)應(yīng)用程序的接口關(guān)系、考慮系統(tǒng)中對(duì)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(duì)驅(qū)動(dòng)開發(fā)者提出了比較高的要求，這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是給大家進(jìn)入驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)提供一個(gè)簡單入門的一個(gè)實(shí)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(xì)閱讀芯片廠家提供的資料來解決。驅(qū)動(dòng)程序的作用是應(yīng)用程序與硬件之間的一個(gè)中間軟件層，驅(qū)動(dòng)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(qiáng)加其他的約束，對(duì)于硬件使用的權(quán)限和限制應(yīng)該由應(yīng)用程序?qū)涌刂啤５怯袝r(shí)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)是跟所開發(fā)的項(xiàng)目相關(guān)的，這時(shí)就可能在驅(qū)動(dòng)層加入一些與應(yīng)用相關(guān)的設(shè)計(jì)考慮，主要是因?yàn)樵隍?qū)動(dòng)層的效率比應(yīng)用層高，同時(shí)為了項(xiàng)目的需要可能只強(qiáng)化或優(yōu)化硬件的某個(gè)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(dòng)程序有時(shí)會(huì)被多個(gè)進(jìn)程同時(shí) 使用，這時(shí)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(jī)制。驅(qū)動(dòng)程序主要需要考慮下面三個(gè)方面：提供盡量多的選項(xiàng)給用戶，提高驅(qū)動(dòng)程序的速度和效率，盡量使驅(qū)動(dòng)程序簡單，使之易于維護(hù)。 [2] ADC在 ARM中的驅(qū)動(dòng)開發(fā) 一、開發(fā)環(huán)境 主 機(jī)： 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(shí)驗(yàn)儀器 編譯器： 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動(dòng)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(gè)通道可以進(jìn)行模擬信號(hào)的輸入，分別是 AIN0、 AIN AIN AIN YM、 YP、XM、 XP。那么 ADC是怎么實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換呢？首先模擬信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)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(duì)于 ADC 的各寄存器的操作和注意事項(xiàng)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(dòng) ADC 轉(zhuǎn)換 置 0：無操作 RESR_START 置 1：允許讀操作啟動(dòng) ADC 轉(zhuǎn)換 置 0：禁止讀操作啟動(dòng)ADC 轉(zhuǎn)換 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動(dòng)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(jìn)行轉(zhuǎn)換的 ADC 信道 PRSCVL ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)鐘預(yù)分頻參數(shù) PRSCEN ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)鐘使能 ECFLG ADC 轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志位（只讀） ， 為 1： ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束 為 0：ADC 轉(zhuǎn)換進(jìn)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(gè)控制引腳來決定觸摸屏轉(zhuǎn)換狀態(tài)，使其進(jìn)行坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換，或者進(jìn)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(duì) X/Y軸手動(dòng)測量模式進(jìn)行選擇 AUTO_PST X/Y 軸的自動(dòng)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(shí)寄存器： ADCDLY。該寄存器是只讀的，其中控制位都是標(biāo)志位和結(jié)果位。各參數(shù)描述見表 33。 表 33 ADC 延時(shí)寄存器 參數(shù) 描述 DEDLY 在普通轉(zhuǎn)換模式，獨(dú)立 X/Y 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式 ，自動(dòng)坐標(biāo)轉(zhuǎn) 第三章 嵌入式 linux 移植及驅(qū)動(dòng)開發(fā) 15 換模式下， X/Y 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的延時(shí)時(shí)間。 在等待中斷模式下，當(dāng)觸摸屏發(fā)生觸摸中斷時(shí)，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(biāo)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(dòng)轉(zhuǎn)換模式 AUTO_PST X/Y 軸自動(dòng)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(biāo)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(dòng)轉(zhuǎn)換模式 AUTO_PST X/Y 軸自動(dòng)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(dòng)開發(fā) 16 圖 32 ADC 接口電路圖 上圖是 UPNetARM2410S 上的 ADC應(yīng)用實(shí)例，開發(fā)板通過一個(gè) 10K的電位器 (可變電阻 )來產(chǎn)生電壓模擬信號(hào)，然后通過第一個(gè)通道 (即： AIN0)將 模擬信號(hào)輸入 ADC。 [1,8] 三、實(shí)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(dāng)做是一混雜設(shè)備 (misc 設(shè)備 )，這里我們 作為 misc 設(shè)備來實(shí)現(xiàn) ADC 的驅(qū)動(dòng)。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(dāng) 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(dòng)程序文件 ，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)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