嵌入式ad接口实验.doc

接口实验
一、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相关存放器的功能,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语言根底。
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下的程序编译与穿插编译过程。
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:PC机操作系统REDHAT LINUX +MINI+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展处理、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:逐位比拟型、积分型、计数型、并行比拟型、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,其实质是测量和比拟两个积分的时间,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时间的平均值成正比。输入电压Vi愈高,VA愈大,T1就愈长。在T1开场时刻,控制逻辑同时翻开计数器的控制门开场计数,直到积分器恢复到零电平时,计数停顿。那么计数器所计出的数字即正比于输入电压Vi在T0时间的平均值,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。但转换速度比拟慢,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(也称逐位比拟式)的A/D转换器,应用比积分型更为广泛,其原理框图如图
,主要由逐次逼近存放器SAR、D/A转换器、比拟器以及时序和控制逻辑等局部组成。它的实质是逐次把设定的SAR存放器中的数字量经D/A转换后得到电压Vc与待转换
模拟电压V。进展比拟。比拟时,先从SAR的最高位开场,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存放器各位清零。转换开场时,控制逻辑电路先设定SAR存放器的最高位为"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比拟。如果Vx≥Vc,说明SAR最高位的"1〞应予保存;如果Vx<Vc,说明SAR该位应予清零。然后再对SAR存放器的次高位置"1〞,依上述方法进展D/A转换和比拟。如此重复上述过程,直至确定SAR存放器的最低位为止。过程完毕后,状态线改变状态,说明已完成一次转换。最后,逐次逼近存放器SAR中的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,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,假设在采样时刻有一个干扰脉冲迭加在模拟信号上,那么采样时,包括干扰信号在,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。

2、A/D转换的重要指标