嵌入式AD接口实验.doc

、实验目的了解在linux环境下对S3C2410芯片的8通道10位A/D的操作与控制。二、实验内容学习A/D接口原理,了解实现A/D系统对于系统的软件和硬件要求。阅读ARM芯片文档,掌握ARM的A/D相关寄存器的功能,熟悉ARM系统硬件的A/D相关接口。利用外部模拟信号编程实现ARM循环采集全部前4路通道,并且在超级终端上显示。三、预备知识¾有C语言基础。¾掌握在Linux下常用编辑器的使用。¾掌握Makefile的编写和使用。¾掌握Linux下的程序编译与交叉编译过程。四、实验设备及工具硬件:UP-TECHS2410/P270DVP嵌入式实验平台、PC机Pentium500以上,硬盘10G以上。软件:++ARM-LINUX开发环境五、实验原理1、A/D转换器A/D转换器是模拟信号源和CPU之间联系的接口,它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号,以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据采集及许多其他领域中,A/D转换是不可缺少的。A/D转换器有以下类型:逐位比较型、积分型、计数型、并行比较型、电压-频率型,主要应根据使用场合的具体要求,按照转换速度、精度、价格、功能以及接口条件等因素来决定选择何种类型。常用的有以下两种:¾ 双积分型的A/D转换器双积分式也称二重积分式,其实质是测量和比较两个积分的时间,一个是对模拟输入电压积分的时间T0,此时间往往是固定的;另一个是以充电后的电压为初值,对参考电源Vref反向积分,积分电容被放电至零所需的时间T1。模拟输入电压Vi与参考电压VRef之比,等于上述两个时间之比。由于VRef、T0固定,而放电时间T1可以测出,因而可计算出模拟输入电压的大小(VRef与Vi符号相反)。由于T0、VRef为已知的固定常数,因此反向积分时间T1与输入模拟电压Vi在T0时间内的平均值成正比。输入电压Vi愈高,VA愈大,T1就愈长。在T1开始时刻,控制逻辑同时打开计数器的控制门开始计数,直到积分器恢复到零电平时,计数停止。则计数器所计出的数字即正比于输入电压Vi在T0时间内的平均值,于是完成了一次A/D转换。由于双积分型A/D转换是测量输入电压Vi在T0时间内的平均值,所以对常态干扰(串摸干扰)有很强的抑制作用,尤其对正负波形对称的干扰信号,抑制效果更好。双积分型的A/D转换器电路简单,抗干扰能力强,精度高,这是突出的优点。但转换速度比较慢,常用的A/D转换芯片的转换时间为毫秒级。例如12位的积分型A/D芯片ADCETl2BC,其转换时间为lms。因此适用于模拟信号变化缓慢,采样速率要求较低,而对精度要求较高,或现场干扰较严重的场合。例如在数字电压表中常被采用。¾ 逐次逼近型的A/D转换器逐次逼近型(也称逐位比较式)的A/D转换器,应用比积分型更为广泛,,主要由逐次逼近寄存器SAR、D/A转换器、比较器以及时序和控制逻辑等部分组成。它的实质是逐次把设定的SAR寄存器中的数字量经D/A转换后得到电压Vc与待转换模拟电压V。进行比较。比较时,先从SAR的最高位开始,逐次确定各位的数码应是“1”还是“0”,其工作过程如下:转换前,先将SAR寄存器各位清零。转换开始时,控制逻辑电路先设定SAR寄存器的最高位为“1”,其余位为“0”,此试探值经D/A转换成电压Vc,然后将Vc与模拟输入电压Vx比较。如果Vx≥Vc,说明SAR最高位的“1”应予保留;如果Vx<Vc,说明SAR该位应予清零。然后再对SAR寄存器的次高位置“1”,依上述方法进行D/A转换和比较。如此重复上述过程,直至确定SAR寄存器的最低位为止。过程结束后,状态线改变状态,表明已完成一次转换。最后,逐次逼近寄存器SAR中的内容就是与输入模拟量V相对应的二进制数字量。显然A/D转换器的位数N决定于SAR的位数和D/A的位数。(b)表示四位A/D转换器的逐次逼近过程。转换结果能否准确逼近模拟信号,主要取决于SAR和D/A的位数。位数越多,越能准确逼近模拟量,但转换所需的时间也越长。z 逐次逼近式的A/D转换器的主要特点是:转换速度较快,在1—100/μs以内,分辨率可以达18位,特别适用于工业控制系统。转换时间固定,不随输入信号的变化而变化。抗干扰能力相对积分型的差。例如,对模拟输入信号采样过程中,若在采样时刻有一个干扰脉冲迭加在模拟信号上,则采样时,包括干扰信号在内,都被采样和转换为数字量,这就会造成较大的误差,所以有必要采取适当的滤波措施。、A/D转换的重要指标¾ 分辨率(Resolution)分辨率反映A/D转换器对输入微小变化响应的能力,通常用数字输出最低位(LSB)