ADC数据采集系统设计 谷晓波 嵌入式

1、 嵌入式技术设计作业ADC数据采集系统设计姓 名：谷晓波 系 别：信息工程系 学 号：1203150139 班 级：物联网应用技术指导教师：张华2014年11月 摘要嵌入式系统的发展已经进入了飞速发展的时代，嵌入式系统 与一般pc机比起来有着体积小，组成更简单却能够完成想的的任务。在嵌入式操作系统中，主要的是Linux操作系统，它具有对各种设备的支持性，被广泛应用于各个领域。其特点包括软件要求固态化存储，软件代码高质量、高可靠性，系统软件(OS)的高实时性是基本要求。随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统的广泛应用已经涌入到我们日常生活的各个方面。在手机、MP3、MP4、PDA、数码相机

2、、电视机，甚至电饭锅，手表里都有嵌入系统的身影，工业自动化控制、食品仪表、汽车、航空航天等领域更是嵌入式系统的天下。据统计：每年全球嵌入式系统带来的相关工业产值已经超过1万亿美元。随着多功能手机、便携式多媒体播放机、数码相机、HDTV和机顶盒等新兴产品逐渐获得市场的认可，嵌入式系统的市场正在以每年30%的速度递增。目录1设计目的12设计内容13设计要求14设计原理15. 裸机下实现对电压值的采集25.1设计步骤25.2程序设计26硬件设计27软件程序设计57.1主程序流程图及其程序58.实验步骤11心得体会12参考文献131设计目的本设计包括确定控制任务、系统总体设计、硬件系统设计、软件程序的

3、设计等，使我们进一步学习理解计算机控制系统的组成原理、接口电路与应用程序，巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能。2设计内容把一个电位计输出电压到S3C2440A 的AIN0管脚，电路图如下图所示。应用ADC，编写程序得到其电压值。（1）使用S3C2440实验箱的ADC采集模块；（2）设计相关的程序并加注释；（3）实现对电压值的采集及显示。3设计要求（1）裸机下实现对电压值的采集及显示。（2）在Linux下实现对电压值的采集及显示。4设计原理A/D转换的基本原理：A/D(模/数)转换是指通过一定的电路将模拟量转变为数字量。在实现A/D转换时，主要涉

4、及以下几个参数:分辨率、精度 、转换时间等模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。5. 裸机下实现对电压值的采集5.1设计步骤(1) 单片机采集某一电压值，即经过AD转换，将电压值转换成二进制数的数字量。(2) 经过标度变换，将AD转换成二进制数的数字量变换成带有单位（伏特）的实际电压值。(3) 将计算出的实际电压值送人lcd上显示5.2程序设计汇编程序：AREA INIT,CODE,READONLY

5、 ENTRY CODE32 LDR R0,=0x53000000 MOV R1,#0 STR R1,R0 LDR SP,=1024*4 IMPORT Main B Main END6硬件设计（1）S3C2440介绍S3C2440具有8通道模拟输入的10位CMOS工艺制作的ADC (模数转换器)。2.5MHz转换时钟下最大的转换率在500KSPS。AD转换器支持片上采样和保持功能。3C2440的内核 ARM920T由ARM9TDMI、存储管理单元（MMU）和高速缓存三部分组成。它采用了新的总线架构Advanced Micro controller Bus Architecture (AMBA)。

6、其低功耗、精简、高效，满足对成本和功率要求比较高的产品开发。下图是ARM920T的结构图，以及其系统组成部分的对应功能。S3C2440A的A/D转换器和触摸屏接口电路 （2）S3C2440特征1) 手持设备和通用嵌入式应用的集成系统2) 16/32-位RISC架构和以ARM920T CPU为核心的强大的指令集3) 增强ARM架构的MMU支持WinCE，EPOC32和Linux4) 指令缓存，数据缓存，写缓冲和物理地址TAG RAM性能，以减少主内存带宽和 延迟的效果（3）AD转换程序流程图AD 转换过程：将8路模拟量持续输入ADC0809模拟量输入端IN01T、7。首先将 OE，START，A

7、LE。A，B，C都置0，然后ALK置 1再清零进行转换通道地址的锁存即选择转换通道打开。将START置1再清零，发送一启动脉冲，即启动AD转换。此时转换结束信号EOC变为低电平。查看EOC是否为高电平。为高电平则表示MD转换完毕。等待MD转换完毕后将输出允许信号输入端(0E)置高电平，此时就可将转换的一路数据输入到单片机某一存储空间中。将OE置低电平，即停止ADC0809。 A/D转换程序流程图（4）A/D转换器的选取 转换速度是指完成一次A/D转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。A/D转换器型号不同，转换速度差别很大。通常，8位逐次比较式ADC的转换时间为100us左右。由于本系统的控制

8、时间允许，可选8位逐次比较式A/D转换器。（5）ADC 控制寄存器特征ADC 控制寄存器（ADCCON）是可读/写状态，地址为0x58000000，复位后的值为0x3FC4。ADC 转换数据寄存器0（ADCDAT0）是可读/写状态，地址为0x5800000C，复位后的值不确定（6）ADC驱动程序设计流程 7软件程序设计系统的软件的设计采用的是c语言，对单片机进行编程实现各种功能。 程序是在linux环境下采用keil软件编写的，可以实现对八路数据的采集与处理，能实现对数据、地址的显示.7.1主程序流程图及其程序 主程序流程图测试程序：adc_test.c#include #include #i

9、nclude #include int main(void)int fd,err;int data;fd=open(/dev/s3c2410_adc,O_RDONLY);/打开设备if(fd0)printf(Cant open s3c2410_adc!n);return 0;while(1)if(read(fd,&data,2)/读ad转换的值printf(adc is %dn,data);sleep(1);主程序： adc.c#include /*module_init()*/#include /* printk() */#include /* _init _exit */#include

10、/* file_operation */#include /* copy_to_user, copy_from_user */#include /*class ,class_create ,device_create 等*/#include /* Error number */#include /* mdelay ,ndelay*/#include /* udelay */#include / S3C2410_ADCCON#include /ioremap()#include /clk_get() , clk_enable()#define DRIVER_NAME s3c2410_adcsta

11、tic void _iomem*regs_adc;#define ADCCON (*(volatile unsigned long *)(regs_adc + S3C2410_ADCCON)/ADC control#define ADCDLY (*(volatile unsigned long *)(regs_adc + S3C2410_ADCDLY)/ADC start or Interval Delay#define ADCDAT0 (*(volatile unsigned long *)(regs_adc + S3C2410_ADCDAT0)static int MAJOR_NR = 2

12、33;/* Driver Major Number */static int MINOR_NR = 0;/次设备起始号struct class *my_class;/=/名称：static void initADIO(void)/功能：初始化ADC，配置IO口/参数: 无/返回值: 无/=static void initADIO(void)ADCCON = (0 0) |(0 1)| (0 2)| (0 3) |(49 6) |(1 14);/=/名称：static int GetAD_Enable(void) /功能：采用置位使能方式启动AD转换/参数: 无/返回值: 无/=static i

13、nt GetAD_Enable(void) int i;int val=0;for(i=0;ivoltage=(3.3*value)/1023)*100(为了方便计算放大100倍)temp0 = voltage&0xff;temp1 = (voltage8)&0xff;copy_to_user(buf, &temp, 2); return 1;static int s3c2410_ADC_release(struct inode *inode, struct file *filp) printk(myDriver release called!n);/*释放虚拟地址映射空间*/ iounmap

14、(regs_adc); return 0;/* Driver Operation structure */static struct file_operations myDriver_ADC_fops = .owner = THIS_MODULE,.read = s3c2410_ADC_read,.open = s3c2410_ADC_open,.release = s3c2410_ADC_release,;static int _init myModule_init(void)int re=-1;re= register_chrdev(MAJOR_NR, DRIVER_NAME, &myDr

15、iver_ADC_fops);if(re 0)printk(register char device fail!n);return 0;my_class=class_create(THIS_MODULE,DRIVER_NAME);device_create(my_class,NULL, MKDEV(MAJOR_NR, MINOR_NR), NULL,DRIVER_NAME);printk(register myDriver OK! Major = %dn, MAJOR_NR);return 0;static void _exit myModule_exit(void)unregister_ch

16、rdev(MAJOR_NR, DRIVER_NAME);device_destroy(my_class,MKDEV(MAJOR_NR, MINOR_NR);class_destroy(my_class);module_init(myModule_init);module_exit(myModule_exit);MODULE_LICENSE(GPL);文件：Makefileifneq ($(KERNELRELEASE),)obj-m := adc.oelseKERNELDIR ?=/home/linux-2.6.29PWD := $(shell pwd)modules:$(MAKE) -C $(

17、KERNELDIR) M=$(PWD) modulesclean:rm -rf *.o * core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions.PHONY: clean Endif8.实验步骤（1）编写驱动程序adc.c（2）编写Makefile文件（3）编写应用程序test.c（4）在home目录下建立linuxadc目录，并将adc.c、Makefile、test.c拷贝到该目录下。（5）将XP系统中的D:ARMARM实验箱配套光盘Source中的linux-2.6.29.tar.bz2拷贝到Linux的home目录下，并解压，解压后重命名为lin

18、ux-2.6.29（6）进入linux-2.6.29目录，修改sapp-config文件为.config，再执行make menuconfig命令，不做任何修改，直接保存退出。(7)执行make zImage命令。(8)进入linuxadc目录，执行make命令生成adc.ko文件(9)执行arm-linux-gcc test.c o test命令生成test文件(10)在XP系统下建立超级终端，点击传送发送文件，将生成的adc.ko文件和test文件发送到实验箱中。(11)在超级终端中执行insmod adc.ko命令，加载模块。(12)在超级终端中执行chmod 777 test命令，添加可执行权限。(13)./test，运行应用程序。心得体会回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理