在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通常是通過傳感器將自然世界的物理量轉(zhuǎn)化成電量，電量是模擬量，必須經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換才能被系統(tǒng)的處理器讀取。現(xiàn)在的很多微處理器都有片內(nèi)AD，但這些AD多數(shù)是8位、10位或者12位，有時候很難滿足精度要求。所以需要利用處理器的接口資源外擴精度較高的AD芯片。然而精度越高，價格越貴。所以在選擇AD芯片時，必須充分考慮這兩個方面。本系統(tǒng)在對采樣精度和價格進行權衡后，決定選擇16位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。由于設計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)放置于環(huán)境惡劣的野外，所以全部器件都要滿足工業(yè)級標準，所以最終選擇了MAXIM公司的MAX1303。處理器選用了恩智普公司的ARM9微處理器LPC3250。在此基礎上，設計了硬件連接，以及Linux2.6.29內(nèi)核下的設備驅(qū)動程序，并通過編寫的應用程序?qū)︱?qū)動程序進行了測試。
1 芯片介紹
1.1 LPC3250簡介
LPC3250是恩智普公司推出的、采用RISC結(jié)構(gòu)、基于ARM926EJ-S內(nèi)核的32位工業(yè)級處理器，可工作于-40～+85℃的范圍內(nèi)。它的最高工作頻率可達266 MHz，具有完整的存儲管理單元(MMU)，可以嵌入Linux/Wince等需要MMU支持的操作系統(tǒng);高達256 kB的內(nèi)部SRAM可用于數(shù)據(jù)和代碼存儲;32 kB數(shù)據(jù)高速緩存和32 kB指令高速緩存;矢量浮點協(xié)處理器具有硬件浮點計算功能。另外，片內(nèi)有SD/MMC卡主機控制器和以太網(wǎng)控制器使系統(tǒng)實現(xiàn)文件存儲和以太網(wǎng)功能變得簡單，這對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)非常有用。
1.2 AD芯片MAX1303簡介
MAX1303是MAXIM公司推出的工業(yè)級、低功耗、多量程、16位精度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，采用+5 V單電源供電，最高采樣率可達115kbps。可使用+4.096 V片上基準或者3.800到4.136 V之間的外部電壓基準。采用20引腳的TSOP封裝。它的引腳如圖1所示。
從引腳圖可以看出，芯片外部有多種電源引腳，這些引腳對應芯片內(nèi)部獨立的功能模塊。對芯片采用獨立的電源供電可以盡可能的使工作環(huán)境保持低噪聲。第16、17引腳在使用外部電壓基準時分別連接AVDD和基準電壓，在使用芯片內(nèi)部基準時，分別通過0.01μF和1μF的電容旁路到AGND1即可。其他引腳功能如表1所示。
CH0-CH4支持4路單端輸入，或者2路差分輸入。SSTRB在AD轉(zhuǎn)換器的某些工作模式下可指示轉(zhuǎn)換狀態(tài)。另外4種數(shù)字接口可通過SPI/OSPI /MICROWIRE兼容的串行接口與2.7 V至5.25 V的系統(tǒng)連接。
MAX1303支持7種單端輸入范圍或者3種差分輸入范圍，有7種工作模式。這些都可以通過輸入控制字進行配置。
