第九章-嵌入式Linux驅(qū)動程序開發(fā)課件3

9.6A/D和D/A轉(zhuǎn)換一、一般測控系統(tǒng)組成控制對象微型計(jì)算機(jī)信號處理信號處理信號處理傳感器1傳感器2傳感器n執(zhí)行部件放大驅(qū)動A/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器多路開關(guān)采樣保持放大驅(qū)動開關(guān)量1．傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電量2．信號處理環(huán)節(jié)信號調(diào)理，一般含放大、阻抗匹配、高低通濾波等3．多路轉(zhuǎn)換開關(guān)多路選擇一路，常用的有：CD4051、AD7501（八選擇一）4．采樣保持（采保）電路可工作于采樣、保持二種狀態(tài)。采樣時(shí)，輸出與輸入相同；保持時(shí)在一定時(shí)間保持不變，一般用在A/D前端，保證在A/D轉(zhuǎn)換期間輸入電壓不變，提高A/D精度。常用的有：LF398（一）轉(zhuǎn)換原理1、權(quán)電阻式D/A轉(zhuǎn)換器二、D/A（數(shù)模）轉(zhuǎn)換I0D02n-1RI1D12n-2RI2D22n-3RIn-1

Dn-12RRf(R/2)VREFV0_

A+權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換原理VO=-IRf2．T型電阻網(wǎng)絡(luò)式D/A轉(zhuǎn)換器（二）指標(biāo)1．分辨率分辨率是指最小輸出電壓（對應(yīng)于輸入數(shù)字量最低位增1所引起的輸出電壓增量）和最大輸出電壓（對應(yīng)于輸入數(shù)字量所有有效位全為1時(shí)的輸出電壓）之比，即表示DAC所能分辨的最小模擬信號的能力。 2．轉(zhuǎn)換精度絕對轉(zhuǎn)換精度是指滿刻度數(shù)字量輸入時(shí)，模擬量輸出接近理論值的程度相對轉(zhuǎn)換精度一般用絕對轉(zhuǎn)換精度相對于滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)來表示，有時(shí)也用數(shù)字量的最小有效值（LSB）的幾分之一來表示3．非線性誤差D/A轉(zhuǎn)換器的非線性誤差定義為實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對于滿量程的百分?jǐn)?shù)度量4．轉(zhuǎn)換速率/建立時(shí)間轉(zhuǎn)換速率實(shí)際是由建立時(shí)間來反映的建立時(shí)間是指數(shù)字量為滿刻度值（各位全為1）時(shí)，DAC的模擬輸出電壓達(dá)到某個(gè)規(guī)定值（比如90％滿量程）時(shí)所需要的時(shí)間三、A/D（模數(shù)）轉(zhuǎn)換

A／D轉(zhuǎn)換器是指通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。A／D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號有8位、l0位、12位和16位等。類型:雙積分、逐次逼近、并行等。VoVIND7D1D0逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換原理_+比較器逐次逼近寄存器(SAR)控制電路輸出緩沖寄存器D/A轉(zhuǎn)換器啟動信號CLK時(shí)鐘轉(zhuǎn)換結(jié)束(一）A/D轉(zhuǎn)換原理(二）A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)1.分辨率分辨率是指A／D轉(zhuǎn)換器能分辨的最小模擬輸入量。通常用能轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量的位數(shù)來表示，如8位、10位、12位、16位等。2.轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間是A／D完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。3.量程量程是指所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍。4.精度

A／D轉(zhuǎn)換精度分為絕對精度和相對精度兩種。（1）絕對精度：是指對應(yīng)于—個(gè)給定量，A／D轉(zhuǎn)換器的誤差，其誤差大小由實(shí)際模擬量輸入值與理論值之差來度量。（2）相對精度：由相對誤差決定。相對誤差是指絕對誤差與滿刻度值之比，—般用百分?jǐn)?shù)表示。例如，對于—個(gè)8位0~5V的A／D轉(zhuǎn)換器，如果其絕對誤差為：

1/2565=19.5mV

則其相對誤差為0.39%。1、采樣保持電路（1）采樣：把一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為一個(gè)脈沖串，脈沖的幅度取決于輸入模擬量。（2）保持：是將采樣得到的模擬量值保持下來，使之等于采樣控制脈沖存在的最后瞬間的采樣值。（3）采樣定理：理論和實(shí)踐都證明，只要滿足下列條件，采樣保持得到的輸出信號在經(jīng)過信號處理后便可還原成原來的模擬輸入信號：（三）A/D轉(zhuǎn)換的輔助電路

V0-

Av+S(t)ViTVcCbS(t)υI(t)υSH(t)T1T2T3T4T5T6T7T8tttOOO（a）采樣脈沖（b）輸入電壓（c）采樣保持2、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要解決多個(gè)回路和A／D、D/A轉(zhuǎn)換器之間的切換問題。一般采用兩種方法：（1）一種方法是用獨(dú)立的多路轉(zhuǎn)換模擬開關(guān)輪流切換各回路和A／D、D／A之間的通路，對于A／D轉(zhuǎn)換來說，要用到多路輸入一路輸出的模擬開關(guān)電路，對于D／A轉(zhuǎn)換來說，要用到一路輸入，多路輸出的模擬開關(guān)電路。（2）另一種方法是選擇帶有轉(zhuǎn)換開關(guān)的A／D、D／A轉(zhuǎn)換器。四、S3C2410A中的A/D模塊（一）概述

具有8通道模擬輸入的10位

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。在2.5MHz的A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘下，最大轉(zhuǎn)化速率可達(dá)到500KSPS。A/D轉(zhuǎn)換器支持片上采樣和保持功能。S3C2410A的AIN[7]和AIN[5]可用于連接觸摸屏的模擬信號輸入。

（二）特性逐次逼近式

分辯率：10-位線性度誤差：±2.0LSB最大轉(zhuǎn)換速率：500KSPS

供電電壓：3.3V

輸入模擬電壓范圍：0~3.3V

片上采樣保持功能查詢和中斷模式（三）ADC控制寄存器(ADCCON)地址：0x58000000，可讀寫，復(fù)位值：0x3FC4

ECFLG（位15）：AD轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志（只讀）。0=A/D轉(zhuǎn)換操作中，1=A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束PRSCEN（位14）：A/D轉(zhuǎn)換器預(yù)分頻器使能0=停止，1=使能

PRSCVL（位13:6）：A/D轉(zhuǎn)換器預(yù)分頻器數(shù)值，數(shù)據(jù)值N范圍：1~255，將PCLK進(jìn)行（N+1）分頻。

如PCLK=50MHZ，N=49，則A/D轉(zhuǎn)換器頻率=50MHz/(49+1)=1MHz轉(zhuǎn)換時(shí)間=1/1MHz×5

=5us注意：ADC頻率應(yīng)該設(shè)置成小于PLCK的5倍，即N應(yīng)設(shè)置為大于4。SEL_MUX（位

5:3）：模擬輸入通道選擇。000=AIN0 001=AIN1010=AIN2 011=AIN3100=AIN4 101=AIN5110=AIN6 111=AIN7STDBM（位2）0=普通模式1=Standby模式，A/D停止轉(zhuǎn)換，A/D數(shù)據(jù)寄存器保持原值READ_START（位1）:

通過讀取來啟動A/D轉(zhuǎn)換 0=停止通過讀取啟動，1=使能通過讀取啟動ENABLE_START（位0）：通過設(shè)置該位來啟動A/D操作。如果READ_START是使能的，此位無效。0＝無操作1=A/D轉(zhuǎn)換啟動，啟動后該位被清零。（四）ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器(ADCDAT0)地址：0x5800000C，可讀寫。位9~0為A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字值。范圍為：0~3FFH。思考：設(shè)計(jì)A/D驅(qū)動程序，使之能實(shí)現(xiàn)對多路模擬量的采集。#defineDRIVER_NAME

"myDriver"staticint

myDriver_Major=0;

/*DriverMajorNumber*/staticintAD_READ(void)

{

inti,j;int

val,aa;val=0;

ADCCON|=0x2;

//ADC轉(zhuǎn)換通過讀操作來啟動aa=ADCDAT0&0x03ff;

//啟動ADC轉(zhuǎn)換

for(i=0;i<16;i++){

while(!(ADCCON&0x8000));

//判斷ADC轉(zhuǎn)換是否結(jié)束

val+=(ADCDAT0&0x03ff);//取出ADC轉(zhuǎn)換值

for(j=0;j<500;j++);

}val=val/16;//計(jì)算ADC平均轉(zhuǎn)換值

returnval;

}/*DriverOperationFunctions*/

staticint

myDriver_open(struct

inode*inode,structfile*filp){

MOD_INC_USE_COUNT;

PRINTK("myDriveropencalled!\n");/*進(jìn)行ADC模塊設(shè)置，其中x<<n表示第n位設(shè)置為x(若x超過一位，則向高位順延)*/

ADCCON=(0<<0)|

//ADC轉(zhuǎn)換設(shè)置

未設(shè)置

(0<<1)|//讀AD數(shù)據(jù)觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換

未使用

(0<<2)|//StandBy模式選擇

為普通操作模式

(49<<6)|

//CLKDIV=Fpclk/(49+1)

(1<<14);

//預(yù)分頻器使能軟件預(yù)設(shè)值

PRINTK("ADCINITOK\n");

return0;}staticintmyDriver_release(structinode*inode,structfile*filp){

MOD_DEC_USE_COUNT;

PRINTK("myDriverreleasecalled!\n");return0;}staticssize_t

myDriver_read(structfile*filp,char*adc_value,size_tcount,loff_t*f_pos){

int

adc=0;size_tread_size=count;

adc=AD_READ();

copy_to_user(adc_value,&adc,sizeof(adc));

PRINTK("adc_vale=%d\n",adc);

returnread_size;}staticint

myDriver_ioctl(struct

inode*inode,structfile*file,unsignedint

ch,unsignedlongarg){

PRINTK("myDriver

ioctlcalled!\n");

if((ch>7)||(ch<0))

{

PRINTK("notavalidparameter,parametermustbetwween0and8\n");

return-1;

}

ADCCON|=(ch<<3);//channelset

PRINTK("ADCINITOK\n");

return0;}/*DriverOperationstructure*/

staticstructfile_operationsmyDriver_fops={owner:

THIS_MODULE,

open:

myDriver_open,ioctl:

myDriver_ioctl,

read:

myDriver_read,

release:

myDriver_release,};/*ModuleInit&Exitfunction*/#ifdefCONFIG_DEVFS_FSdevfs_handle_tdevfs_myDriver_raw;#endif

staticint__initmyModule_init(void){

/*Moduleinitcode*/PRINTK("myModule_init\n");/*Driverregister*/myDriver_Major=register_chrdev(0,DRIVER_NAME,&myDriver_fops);

if(myDriver_Major<0){PRINTK("registerchardevicefail!\n");returnmyDriver_Major;}PRINTK("registermyDriverOK!Major=%d\n",myDriver_Major);#ifdefCON