由AT91M55800A構(gòu)成的簡(jiǎn)易數(shù)據(jù)采集方案

0 引 言

在計(jì)算機(jī)測(cè)量、控制及信號(hào)處理中，數(shù)據(jù)采集發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。數(shù)據(jù)采集是獲取數(shù)據(jù)的重要手段，它是從傳感器或其他待測(cè)設(shè)備等模擬或數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過(guò)程。而采用ARM內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換資源，具有轉(zhuǎn)換速度較高、工作可靠、設(shè)計(jì)的復(fù)雜度較低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)， ARM還具有體積小、運(yùn)算速度高，A/D轉(zhuǎn)換分辨率較高的特性，使ARM得到了廣泛的應(yīng)用。本文利用ATMEL公司ARM7系列中的 AT91M55800A設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)據(jù)采集方案。該方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開發(fā)容易，可靠性強(qiáng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，有一定的實(shí)用價(jià)值。

1 數(shù)據(jù)采集方案的結(jié)構(gòu)和功能

方案結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該方案是由接收、A/D轉(zhuǎn)換和處理、輸出3部分組成。本方案以AT91M55800A為核心，該芯片是一個(gè)高性能的32位處理芯片，內(nèi)部有一個(gè)8選1的模擬通道，一個(gè)10位的A/D轉(zhuǎn)換通道。預(yù)處理電路將傳感器拾取的信號(hào)進(jìn)行隔離放大和濾波至A/D轉(zhuǎn)換所需0～3 V，處理過(guò)的模擬信號(hào)通過(guò)AT91M55800A中的A/D轉(zhuǎn)換通道變成數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)要求進(jìn)行相應(yīng)的處理，最后由液晶顯示器輸出。同時(shí)，本方案使用 Flash存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器用于保存數(shù)據(jù)。

2 硬件組成

AT91M55800A是ATMEL公司基于ARM7TDMI核的AT91的 16/32位微控制器家族成員。它通過(guò)完全可編程的外部總線接口直接連到片外存儲(chǔ)器，使讀或?qū)懖僮髯羁炜梢赃_(dá)到一個(gè)時(shí)鐘周期，通過(guò)將帶有片內(nèi)SRAM的 ARM7TDMI處理器核、多種外圍功能模塊、模擬接口和低功耗振蕩器集成于單一硅片。AT91M55800A為低功耗應(yīng)用提供了一個(gè)高度靈活和高性價(jià)比的解決方案。其主要特點(diǎn)如下：

a)集成了ARM7TDMI ARM Thumb處理器核，高性能的32位RISC體系結(jié)構(gòu)，高代碼密度的16位指令集，嵌入式ICE；

b)8 kB片內(nèi)SRAM，32位數(shù)據(jù)總線寬度，單時(shí)鐘周期訪問(wèn)，方案可最大擴(kuò)展64 MB存儲(chǔ)器，軟件可編程的8位或16位外部數(shù)據(jù)總線；

c)主／從式SPI接口，8位～16位可編程數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，4個(gè)外部從芯片選擇；

d)可編程的看門狗電路，提高方案的安全可靠性；

e)58個(gè)可編程I/O口線，擴(kuò)展了輸入輸出口線；

f)先進(jìn)電源管理控制器，具有正常、等待、慢速、待機(jī)和掉電方式；

g)8優(yōu)先級(jí)、可單獨(dú)屏蔽的向量中斷控制器，6通道16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，3個(gè)USART，每個(gè)USART有2個(gè)專用的PDC通道；

h)8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，2通道10位D/A轉(zhuǎn)換器；

i) 采用片內(nèi)主振蕩器和PLL倍頻的時(shí)鐘產(chǎn)生器，采用片內(nèi)32 kHz振蕩器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

圖2為方案的實(shí)際應(yīng)用電路。