便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計

1 引言
數(shù)據(jù)采集在石油探采領域應用廣泛．幾乎涵蓋石油探采的各個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于可操作性差、用戶界面不夠友好、人機交互困難等缺點已不能適應現(xiàn)在的需求。隨著現(xiàn)代電子技術和嵌人式技術的發(fā)展，基于嵌入式技術的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以其強大的功能、友好的界面、簡易的操作受到用戶的青睞。這里介紹一種以S3e2410為核心基于嵌入式Linux的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計方案，其中采用多通道高速A/D轉(zhuǎn)換器ADS8364。

2 器件選型
2．1 ADS8364簡介
ADS8364是高速、低功耗、6通道同時采樣和轉(zhuǎn)換的16位A/D轉(zhuǎn)換器。采用+5 V工作電壓。3．3 V和5 V可選的接口電壓；80 dB共模抑制比的全差分輸入通道，內(nèi)部+2．5 V參考電壓；6個模擬輸入分3組，每個輸入端有一個A／D轉(zhuǎn)換器和保持信號用于保證多通道同時采樣和轉(zhuǎn)換；差分輸入范圍為-VREF～+VREF；其6個16 bit AID轉(zhuǎn)換器同時工作，3個保持信號(HOLDA、HOLDB、HOLDC)啟動指定通道轉(zhuǎn)換。
當這3個保持信號同時有效時，6通道的A/D轉(zhuǎn)換器同時轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結果保存在6個寄存器，每個讀操作，ADS8364輸出16位數(shù)據(jù)，地址選通信號(A0、Al、A2)從具體的寄存器中讀取數(shù)據(jù)。地址／模式(ADD)信號選擇單通道、單周期或FIFO模式。正常工作時，ADS8364的REFOUT與REFIN連接可提供+2．5 V的參考電壓。
ADS8364本身產(chǎn)生的噪聲很小，但為獲得更好性能，輸入信號的噪聲峰值必須小于50μV。當采用5 MHz外部時鐘時，ADS8364．轉(zhuǎn)換時間為3．2μs，其采集時間為0．8μs。為獲得最大輸出數(shù)據(jù)率，可在下一個轉(zhuǎn)換期間讀取數(shù)據(jù)。
2．2 S3c2410簡介
S3e2410是三星半導體公司生產(chǎn)的用于移動終端的高性能SoC處理器，它也是一款低成本、低功耗、小體積、高性能的16／32 bit的RISC微控制器。該處理器基于ARM920T內(nèi)核，主要面向移動設備終端。該系統(tǒng)設計利用S3e2410的低功耗、高性能等特點實現(xiàn)一種鋰電池供電的手持式，PDA功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)的硬件設計
3．1 ADS8364與S3c2410的接口設計
ADS8364通過向DVCC提供3．3 V或5 V電壓，其接口電壓為3．3 V或5 V，這樣可以實現(xiàn)ADS8364和5 V總線接口的5I系列單片機，以及3.3 V總線接口的DSP和ARM等接口連接。
該系統(tǒng)采用處理器S3e24lO與ADS8364接口無需附加任何的接口電壓轉(zhuǎn)換器，只需把ADS8364的接口電壓設置成3.3 V，可將兩者總線直接連接。圖1為S3e2410與ADS8364的接口電路。由圖1可看出，S3c2410與ADS8364的接口電路無需任何附加硬件邏輯電路，S3e2410的GPF4引腳與ADS8364的EOC引腳相連，將GPF4設置為中斷模式，用于接收ADS8364轉(zhuǎn)換結束中斷。將GPB5～GPB7設置為輸出模式，分別與ADS8364的HOLDA～HOLDC相連，用于選中3組A/D轉(zhuǎn)換器(每組2個)啟動轉(zhuǎn)換，S3C2410的BANK2片選信號nGCS2與ADS8364的CS相連，將A／D轉(zhuǎn)換器作為外部物理地址映射到S3C2410相應內(nèi)核空間，位于外部I/O接口BANK2地址空間0x10000000~0x18000000。只要對BANK2進行寫操作，并將GPB5～GPB7分別設置000～111中某個數(shù)值就可以產(chǎn)生ADS8364的啟動相應通道轉(zhuǎn)換的信號。S3c2410的A2~A4分別連接ADS8364的AO~A2，將ADS8364的6個讀數(shù)通道映射到Linux操作系統(tǒng)的地址為0x10000000、0x10000004、Oxl0000008、Oxl000000C、Oxl0000010、Oxl0000014。