基于PowerPC的模擬量輸入接口擴(kuò)展
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
3 硬件結(jié)構(gòu)
MAX197是一種通用A/D芯片，可以和多種處理器接口，本系統(tǒng)通過(guò)MPC8349E的局部總線(xiàn)與MAX197連接。硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3中使局部總線(xiàn)的LBD7～LBD0與MAX197的D0～D7相連。選擇MAX197為軟件設(shè)置低功耗工作方式，所以置SHDN管腳為高電平，本系統(tǒng)采用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，所以REF、REFADJ管腳均通過(guò)電容接地。用一路片選信號(hào)線(xiàn)做讀高、低位數(shù)據(jù)的選擇線(xiàn)， 直接與HBEN管腳相連，因而采用讀不同地址的方式分別讀取低8位和高4位數(shù)據(jù)。MAX197的INT管腳與系統(tǒng)的INT相連，作為轉(zhuǎn)換識(shí)別信號(hào)，當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢時(shí)，MAX197的INT腳產(chǎn)生中斷信號(hào)，從而使處理器進(jìn)入中斷處理程序進(jìn)行一路轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀入操作。
4 驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是應(yīng)用程序和機(jī)器硬件之間的接口。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序為應(yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，在應(yīng)用程序看來(lái)，硬件設(shè)備只是一個(gè)設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以象操作普通文件一樣對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行操作。
本系統(tǒng)采用Linux操作系統(tǒng)，需要編制Linux下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備用作為字符設(shè)備，而字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序具有比較固定的結(jié)構(gòu)，即將設(shè)備抽象成文件來(lái)進(jìn)行操作，因此要在驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)Open、Close、Write、Read和Ioctl等操作，其中Ioctl對(duì)于執(zhí)行各種類(lèi)型的硬件控制應(yīng)用比較方便，其在內(nèi)核中的原型為
int(*ioctl)(struct inode *inode，
struct file *filp，
unsigned int cmd，
unsigned long arg);
A/D轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)程序主要是實(shí)現(xiàn)了這個(gè)函數(shù)。其中cmd用來(lái)傳遞通道序號(hào)，arg傳遞指向用戶(hù)空間的一個(gè)指針，用來(lái)返回A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。
當(dāng)寫(xiě)入控制字開(kāi)始轉(zhuǎn)換后，處理器進(jìn)入其它工作狀態(tài)，直到轉(zhuǎn)換完成產(chǎn)生中斷，處理器在ioctl中讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并調(diào)用put_user(datum，ptr)宏函數(shù)將該結(jié)果傳遞到用戶(hù)空間。Ioctl函數(shù)的流程圖如圖4所示
用戶(hù)程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集需要先打開(kāi)設(shè)備文件，分配數(shù)據(jù)空間，決定A/D轉(zhuǎn)換通道序號(hào)，然后調(diào)用ioctl實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換并得到結(jié)果。
當(dāng)對(duì)MAX197 的控制字開(kāi)始寫(xiě)操作時(shí)，轉(zhuǎn)換就開(kāi)始了。寫(xiě)操作將選擇多路通道，并確定MAX197的輸入范圍是單極性還是雙極性。一個(gè)寫(xiě)脈沖( 
)可以開(kāi)始一次采集，或者對(duì)采樣進(jìn)行初始化并開(kāi)始轉(zhuǎn)換。對(duì)任何時(shí)鐘模式和采集模式，轉(zhuǎn)換間隔都延時(shí)12個(gè)時(shí)鐘周期。若在轉(zhuǎn)換周期寫(xiě)一個(gè)新的控制字節(jié)將使轉(zhuǎn)換失效， 并啟動(dòng)方式可以更精確地控制采樣間隔和轉(zhuǎn)換。在這種方式下，用戶(hù)通過(guò)2個(gè)寫(xiě)脈沖控制采集和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在第一寫(xiě)脈沖中，要使ACQMOD 位=1，它將啟動(dòng)一次采集開(kāi)始。在第二個(gè)寫(xiě)脈沖中，要使ACQMOD 位=0，在 
的上升沿開(kāi)始轉(zhuǎn)換并結(jié)束采集。在發(fā)第一和第二個(gè)寫(xiě)脈沖時(shí)， 多路輸入通道的地址位值必須一樣。在第二個(gè)寫(xiě)脈沖中， 低功耗模式位( PD0、PD1)可以設(shè)一個(gè)新值。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生一個(gè)正確的結(jié)果時(shí)，芯片發(fā)出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的中斷信號(hào)INT給處理器。在第一個(gè)讀周期或者寫(xiě)一個(gè)新控制字節(jié)時(shí)，INT就變?yōu)楦唠娖健?
評(píng)論