嵌入式AD接口實驗

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1、2.4A/D接口實驗一、實驗?zāi)康牧私庠趌inux環(huán)境下對S3C2410芯片的8通道10位A/D的操作與控制。二、實驗內(nèi)容學(xué)習(xí)A/D接口原理，了解實現(xiàn)A/D系統(tǒng)對于系統(tǒng)的軟件和硬件要求。閱讀ARM芯片文檔，掌握ARM的A/D相關(guān)寄存器的功能，熟悉ARM系統(tǒng)硬件的A/D相關(guān)接口。利用外部模擬信號編程實現(xiàn)ARM循環(huán)采集全部前4路通道，并且在超級終端上顯示。三、預(yù)備知識?有C語言基礎(chǔ)。?掌握在Linux下常用編輯器的使用。?掌握Makefile的編寫和使用。?掌握Linux下的程序編譯與交叉編譯過程。四、實驗設(shè)備及工具硬件：UP-TECHS2410/P27

2、0DVP嵌入式實驗平臺、PC機(jī)Pentium500以上,硬盤10G以上。軟件：PC機(jī)操作系統(tǒng)REDHATLINUX9.0＋MINICOM＋ARM-LINUX開發(fā)環(huán)境五、實驗原理1、A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器是模擬信號源和CPU之間聯(lián)系的接口，它的任務(wù)是將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便計算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲、控制和顯示。在工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集及許多其他領(lǐng)域中，A/D轉(zhuǎn)換是不可缺少的。A/D轉(zhuǎn)換器有以下類型：逐位比較型、積分型、計數(shù)型、并行比較型、電壓－頻率型，主要應(yīng)根據(jù)使用場合的具體要求，按照轉(zhuǎn)換速度、精度、價格、功能以及接口條件等因素來

3、決定選擇何種類型。常用的有以下兩種：?雙積分型的A/D轉(zhuǎn)換器雙積分式也稱二重積分式，其實質(zhì)是測量和比較兩個積分的時間，一個是對模擬輸入電壓積分的時間T0，此時間往往是固定的；另一個是以充電后的電壓為初值，對參考電源Vref反向積分，積分電容被放電至零所需的時間T1。模擬輸入電壓Vi與參考電壓VRef之比，等于上述兩個時間之比。由于VRef、T0固定，而放電時間T1可以測出，因而可計算出模擬輸入電壓的大小(VRef與Vi符號相反)。由于T0、VRef為已知的固定常數(shù)，因此反向積分時間T1與輸入模擬電壓Vi在T0時間內(nèi)的平均值成正比。輸入電壓Vi愈高，

4、VA愈大，T1就愈長。在T1開始時刻，控制邏輯同時打開計數(shù)器的控制門開始計數(shù)，直到積分器恢復(fù)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(fù)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

5、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(yán)重的場合。例如在數(shù)字電壓表中常被采用。?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，應(yīng)用比積分型更為廣泛，其原理框圖如圖2.4.1所示，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(jìn)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

6、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Vx

7、次逼近過程。轉(zhuǎn)換結(jié)果能否準(zhǔn)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(zhǔn)確逼近模擬量，但轉(zhuǎn)換所需的時間也越長。z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(dá)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?？垢蓴_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(dāng)?shù)臑V波措施。圖2.4.1逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器2、A/D轉(zhuǎn)換的重要指標(biāo)

8、?分辨率(Resolution)分辨率反映A/D轉(zhuǎn)換器對輸入微小變化響應(yīng)的能力，通常用數(shù)字輸出最低位(LSB)所對應(yīng)的模擬