嵌入式AD接口實(shí)驗(yàn)

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1、.2.4A/D接口實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庠趌inux環(huán)境下對(duì)S3C2410芯片的8通道10位A/D的操作與控制。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)A/D接口原理，了解實(shí)現(xiàn)A/D系統(tǒng)對(duì)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(hào)編程實(shí)現(xiàn)ARM循環(huán)采集全部前4路通道，并且在超級(jí)終端上顯示。三、預(yù)備知識(shí)?有C語(yǔ)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(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具硬件：UP-

2、TECHS2410/P270DVP嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、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(shí)驗(yàn)原理1、A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器是模擬信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、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(jì)數(shù)型、并行比較型、電壓－頻率型，主要應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)合的具體要

3、求，按照轉(zhuǎn)換速度、精度、價(jià)格、功能以及接口條件等因素來決定選擇何種類型。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(shí)質(zhì)是測(cè)量和比較兩個(gè)積分的時(shí)間，一個(gè)是對(duì)模擬輸入電壓積分的時(shí)間T0，此時(shí)間往往是固定的；另一個(gè)是以充電后的電壓為初值，對(duì)參考電源Vref反向積分，積分電容被放電至零所需的時(shí)間T1。模擬輸入電壓Vi與參考電壓VRef之比，等于上述兩個(gè)時(shí)間之比。由于VRef、T0固定，而放電時(shí)間T1可以測(cè)出，因而可計(jì)算出模擬輸入電壓的大小(VRef與Vi符號(hào)相反)。由于T0、VRef為已知的固定常數(shù)，因此反

4、向積分時(shí)間T1與輸入模擬電壓Vi在T0時(shí)間內(nèi)的平均值成正比。輸入電壓Vi愈高，VA愈大，T1就愈長(zhǎng)。在T1開始時(shí)刻，控制邏輯同時(shí)打開計(jì)數(shù)器的控制門開始計(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(cè)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(jiǎn)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

5、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(chǎng)干擾較嚴(yán)重的場(chǎng)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(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S

6、AR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Vx

7、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2.4.1(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(zhǎng)。z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

8、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。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)?分辨率(Resolution)分辨率反映A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)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