ARM7加速度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

AON和AOP引腳的電壓輸出值成比例對(duì)應(yīng)于加速度值，如圖3所示。在加速度為0的情況下，AON和AOP輸出值都是2．5 V。為了取得噪音較低、效果較好的信號(hào)輸出，本文采用差動(dòng)方式將AON和AOP接到運(yùn)放電路的輸入端，適當(dāng)設(shè)置電阻電容值，得出符合要求的輸出信號(hào)。AON與AOP求差后，范圍在0～4 V之間。考慮到輸出值應(yīng)與ARM7處理器的A／D端口輸入范圍匹配，因此設(shè)置R4／R3=R6／R5=3／4，從而得到一個(gè)0～3 V的輸出值范圍。

3 ARM7模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的應(yīng)用
AT91SAM7X256自帶的ADC是基于逐次逼近寄存器(SAR)的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。它集成了一個(gè)8到1的模擬多路復(fù)用器，可實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換范圍為0 V～ADVREF；支持8位或10位分辨率模式，轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)入一個(gè)所有通道可用的通用寄存器中，即通道專用寄存器。
通過設(shè)置ARM7并行控制器PIO控制器，將ADO～AD7的某一個(gè)端口設(shè)置為A／D轉(zhuǎn)換模擬輸入端口。ADVREF為參考電壓，即ADO～AD7端口輸入電壓值的范圍為0 V～ADVREF；ADVREF最小值為2．6 V，最大值為VDDIN(一般設(shè)為典型值3．3 V)。ARM7處理器的A／D轉(zhuǎn)換共有3種中斷方式，即軟件觸發(fā)、外部觸發(fā)(包括ADTRG引腳上升沿觸發(fā))和內(nèi)部觸發(fā)定時(shí)計(jì)數(shù)器輸出。本文采用內(nèi)部觸發(fā)定時(shí)計(jì)數(shù)器輸出觸發(fā)方式，即達(dá)到一定的間隔時(shí)間后引起中斷，然后對(duì)當(dāng)前的A／D模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析。完成上述中斷處理后，再等待下一次中斷到來。使用ADC中斷請(qǐng)求前須先對(duì)AIC(高級(jí)中斷控制器)編程。
ADC還與PDC(外設(shè)數(shù)據(jù)控制器)通道連接。在轉(zhuǎn)換完成后，數(shù)字結(jié)果將會(huì)保存到當(dāng)前通道數(shù)據(jù)寄存器里。當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器保存當(dāng)前數(shù)據(jù)后，狀態(tài)寄存器相應(yīng)位置位；當(dāng)取走數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)后，狀態(tài)寄存器相應(yīng)位清零。
ADC支持8位或10位的分辨率。通過設(shè)置ADC模式寄存器(ADC_MR)LOWRES位執(zhí)行對(duì)8位的選擇。默認(rèn)情況下，復(fù)位后分辨率最高，且數(shù)據(jù)寄存器中的DATA域完全使用。通過設(shè)置LOWRES位，ADC切換到最低分辨率，且轉(zhuǎn)換結(jié)果可從數(shù)據(jù)寄存器的低8位中讀出。對(duì)應(yīng)于ADC_CDR寄存器的DATA域，最高兩位及ADC_LCDR寄存器的LDATA位為0。在數(shù)據(jù)處理之前，通過設(shè)置相應(yīng)寄存器對(duì)轉(zhuǎn)換分辨率、休眠方式、ADC時(shí)間等進(jìn)行初始化。為防止ADVREF端口電壓過高，通常外加穩(wěn)壓二極管作保護(hù)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分。依據(jù)硬件設(shè)計(jì)的相關(guān)特點(diǎn)和要求，軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成系統(tǒng)的初始化，對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行提取和分析，加速度過大或者超出設(shè)定值時(shí)予以警告提示，并完成與其他外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)軟件流程如圖4所示。