基于PowerPC的模擬量輸入接口擴展
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
3 硬件結構
MAX197是一種通用A/D芯片，可以和多種處理器接口，本系統通過(guò)MPC8349E的局部總線(xiàn)與MAX197連接。硬件結構如圖3所示。圖3中使局部總線(xiàn)的LBD7～LBD0與MAX197的D0～D7相連。選擇MAX197為軟件設置低功耗工作方式，所以置SHDN管腳為高電平，本系統采用內部基準電壓，所以REF、REFADJ管腳均通過(guò)電容接地。用一路片選信號線(xiàn)做讀高、低位數據的選擇線(xiàn)， 直接與HBEN管腳相連，因而采用讀不同地址的方式分別讀取低8位和高4位數據。MAX197的INT管腳與系統的INT相連，作為轉換識別信號，當數據轉換完畢時(shí)，MAX197的INT腳產(chǎn)生中斷信號，從而使處理器進(jìn)入中斷處理程序進(jìn)行一路轉換數據的讀入操作。
4 驅動(dòng)軟件設計
設備驅動(dòng)程序是應用程序和機器硬件之間的接口。設備驅動(dòng)程序為應用程序屏蔽了硬件的細節，在應用程序看來(lái)，硬件設備只是一個(gè)設備文件，應用程序可以象操作普通文件一樣對硬件設備進(jìn)行操作。
本系統采用Linux操作系統，需要編制Linux下的設備驅動(dòng)程序。A/D轉換設備用作為字符設備，而字符設備驅動(dòng)程序具有比較固定的結構，即將設備抽象成文件來(lái)進(jìn)行操作，因此要在驅動(dòng)程序實(shí)現Open、Close、Write、Read和Ioctl等操作，其中Ioctl對于執行各種類(lèi)型的硬件控制應用比較方便，其在內核中的原型為
int(*ioctl)(struct inode *inode，
struct file *filp，
unsigned int cmd，
unsigned long arg);
A/D轉換的驅動(dòng)程序主要是實(shí)現了這個(gè)函數。其中cmd用來(lái)傳遞通道序號，arg傳遞指向用戶(hù)空間的一個(gè)指針，用來(lái)返回A/D轉換結果。
當寫(xiě)入控制字開(kāi)始轉換后，處理器進(jìn)入其它工作狀態(tài)，直到轉換完成產(chǎn)生中斷，處理器在ioctl中讀取A/D轉換結果，并調用put_user(datum，ptr)宏函數將該結果傳遞到用戶(hù)空間。Ioctl函數的流程圖如圖4所示
用戶(hù)程序實(shí)現數據采集需要先打開(kāi)設備文件，分配數據空間，決定A/D轉換通道序號，然后調用ioctl實(shí)現A/D轉換并得到結果。
當對MAX197 的控制字開(kāi)始寫(xiě)操作時(shí)，轉換就開(kāi)始了。寫(xiě)操作將選擇多路通道，并確定MAX197的輸入范圍是單極性還是雙極性。一個(gè)寫(xiě)脈沖( 
)可以開(kāi)始一次采集，或者對采樣進(jìn)行初始化并開(kāi)始轉換。對任何時(shí)鐘模式和采集模式，轉換間隔都延時(shí)12個(gè)時(shí)鐘周期。若在轉換周期寫(xiě)一個(gè)新的控制字節將使轉換失效， 并啟動(dòng)方式可以更精確地控制采樣間隔和轉換。在這種方式下，用戶(hù)通過(guò)2個(gè)寫(xiě)脈沖控制采集和啟動(dòng)轉換。在第一寫(xiě)脈沖中，要使ACQMOD 位=1，它將啟動(dòng)一次采集開(kāi)始。在第二個(gè)寫(xiě)脈沖中，要使ACQMOD 位=0，在 
的上升沿開(kāi)始轉換并結束采集。在發(fā)第一和第二個(gè)寫(xiě)脈沖時(shí)， 多路輸入通道的地址位值必須一樣。在第二個(gè)寫(xiě)脈沖中， 低功耗模式位( PD0、PD1)可以設一個(gè)新值。當轉換結束產(chǎn)生一個(gè)正確的結果時(shí)，芯片發(fā)出一個(gè)標準的中斷信號INT給處理器。在第一個(gè)讀周期或者寫(xiě)一個(gè)新控制字節時(shí)，INT就變?yōu)楦唠娖健?
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