AD7888與S3C2410的SPI接口及Linux下嵌入式驅動(dòng)的實(shí)

串行外圍設備接口SPI(serial peripheral interface)總線(xiàn)技術(shù)是Motorola公司推出的一種同步串行接口，它允許CPU與TTL移位寄存器、A/D或D/A轉換器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTO)、存儲器以及LCD和LED顯示驅動(dòng)器等外圍接口器件以串行方式進(jìn)行通訊。

SPI總線(xiàn)只需3～4根數據線(xiàn)和控制線(xiàn)即可擴展具有SPI接口的各種I/O器件，其硬件功能很強，實(shí)現軟件相當簡(jiǎn)單。串行A/D轉換器具有電路簡(jiǎn)單、工作可靠的特點(diǎn)，而ARM芯片被設計用于手持設備以及普通的嵌人式應用的集成系統，將上述兩種實(shí)用的芯片和SPI總線(xiàn)技術(shù)相結合以實(shí)現數據采集十分有效。

1 AD7888的功能與使用

AD7888是美國模擬器件公司推出的一款高速低功耗12位A/D轉換器，采用2.7～5.25 V單電源供電，最大通過(guò)率可達到125 kSPS。AD7888的輸入采樣/保持電路在500 ns內獲取一個(gè)信號，采用單端采樣模式，包含8個(gè)單端模擬輸入，模擬輸入電壓從0到VREF。AD7888有2.5 V的片內基準電壓，也可以使用外部基準電壓，范圍從1.2 V到VDD。CMOS制造工藝確保了低功耗，正常工作時(shí)為2 mW，掉電狀態(tài)下為3uW?？梢赃x擇多種電源管理模式(包括數據轉換后自動(dòng)處于掉電模式)，與多種串行接口兼容(SPI/QSPI/MICOWIRE/DSP)。AD7888可廣泛應用于電池供電系統(個(gè)人數字助理、醫療儀器、移動(dòng)通信)、儀表控制系統和高速調制/解調器等領(lǐng)域。該器件采用16腳SOIC和TSSOP外形封裝，外形及引腳定義見(jiàn)圖1和表1。

圖1 AD7888的引腳圖

AD7888的控制寄存器是8位只寫(xiě)寄存器。數據在SCLK的上升沿從DIN引腳載人，同時(shí)獲取外部模擬量轉換的結果。每次數據的傳輸需要準備16個(gè)連續時(shí)鐘信號。只有在片選信號下降之后的前8個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿提供的信息裝入控制寄存器。

圖2顯示了詳細的串行接口時(shí)序圖，串行時(shí)鐘提供了轉換時(shí)序，且控制AD7888轉換信息的輸入輸出。CS初始化數據傳送和轉換處理。在其下降沿之后的1.5個(gè)時(shí)鐘周期開(kāi)始采樣輸入信號，這段時(shí)間表示為tACQ(獲取時(shí)間)。整個(gè)轉換過(guò)程還需要14.5個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)完成，這段時(shí)間表示為 tCONVERT(轉換時(shí)間)。

從AD7888獲取數據的整個(gè)轉換過(guò)程需要16個(gè)時(shí)鐘周期。CS上升沿之后，總線(xiàn)返回高阻狀態(tài)。如果CS繼續保持低電平，則準備新一輪的轉換。進(jìn)行采樣的輸入通道的選擇是提前寫(xiě)入控制寄存器的，因此在轉換時(shí)，用戶(hù)必須提前寫(xiě)入以備通道的轉換。也就是說(shuō)，在進(jìn)行當前轉換時(shí)，用戶(hù)就必須提前寫(xiě)入通道的地址以備下次轉換使用。

圖2串行接口時(shí)序圖

2 S3C2410的主要功能

S3C2410是三星公司推出的采用RISC結構的16/32位微處理器。它基于A(yíng)RM920T內核，采用五級流水線(xiàn)和哈佛結構，最高頻率可達203 MHz，是高性能和低功耗的硬宏單元。ARM920T具有增強ARM體系的MMU(支持WinCE，EPOC 32和Linux)、16kB的指令和數據高速緩存以及高速AMBA總線(xiàn)接口。

S3C2410被設計用于手持設備以及普通的嵌入式應用的集成系統，為了降低整個(gè)系統的成本，S3C2410還包括下面的部分：LCD控制器 (STNTFT)、NAND Flash引導裝入程序、系統管理(片選邏輯和SDRAM控制器)、3通道UART，4通道DMA、4通道PWM時(shí)鐘、I/O口、RTC、8通道10位ADC及觸摸屏接口、IIC總線(xiàn)接口、IIS總線(xiàn)接口、USB主口和USB設備口、SD主口和多媒體卡接口、2通道SPI和2通道PLL。

S3C2410有2個(gè)SPI口，可以實(shí)現串行數據的傳輸。每個(gè)SPI接口各有2個(gè)移位寄存器分別負責接收和發(fā)送數據。在傳送數據期間，發(fā)送數據和接收數據是同步進(jìn)行的，傳送的頻率可由相應的控制寄存器設定。如果只想發(fā)送數據，則接收數據為啞元;如果只想接收數據。則需發(fā)送啞元“0xff”。SPI接口共有4個(gè)引腳信號：串行時(shí)鐘SCK(SPICLK0，1)、主入從出MISO(SPICLK0，1)和主出從入MOSI(SPIMOSI0，1)數據線(xiàn)、低電平有效引腳/SS(nSSO，1)。

S3C2410的SPI接口具有如下特點(diǎn)

(1)兼容SPI協(xié)議(ver.2.11);

(2)有分別用于發(fā)送和接收的8位移位寄存器;

(3)有設定傳送頻率的8位寄存器;

(4)有輪詢(xún)、中斷和DMA三種傳送模式。

3 接口與驅動(dòng)

根據S3C2410的SPI特點(diǎn)及AD7888的工作原理確定其接口如圖3所示。

圖3 AD7888與S3C2410的連接圖

為了實(shí)現S3C2410和AD7888在嵌入式Linux下的高速A/D轉換，還編寫(xiě)了兩者接口的驅動(dòng)程序，該驅動(dòng)程序功能的實(shí)現主要由以下幾個(gè)函數完成。

(1)Init_SPI()完成SPI的初始化

void Init_SPI(void)

{

int i;

rSPPRE0=0x32;

rSPCON0=0x1e;

for(i=0;i10;i++)

rSPTDAT0=0xff;

rGPECON