基于ARM-Linux的MAX1303接口與驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
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結(jié)構(gòu)struct file_operations中的open字段對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)調(diào)用中的open函數(shù)。在應(yīng)用程序中，通過open函數(shù)打開MAX1303對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件時(shí)，內(nèi)核會(huì)跳轉(zhuǎn)到此函數(shù)指針處。此函數(shù)指針的實(shí)現(xiàn)，主要完成初始化工作。這包括MAX1303的初始化配置和LPC3250驅(qū)動(dòng)相關(guān)的寄存器設(shè)置。MAX1303的初始化包括工作模式選擇、量程范圍選擇、單端／差分輸入選擇、初始化通道選擇。對(duì)于這四項(xiàng)，本系統(tǒng)全部使用默認(rèn)設(shè)置：外部時(shí)鐘模式；-Vref到+Vref的測(cè)量范圍；單端輸入；初始化輸入通道0。所以，在open中不用配置MAX1303。對(duì)LPC3250的寄存器配置也比較簡(jiǎn)單，需要完成的配置有：片選信號(hào)拉高；時(shí)鐘信號(hào)拉低；處理器輸出拉低。
Write字段需要接收應(yīng)用程序從用戶空間傳遞到內(nèi)核的的數(shù)據(jù)，然后將此數(shù)據(jù)通過GPO_17端口發(fā)送給MAX1303。這些數(shù)據(jù)主要用于修改MAX1303的配置，例如通道選擇。向MAX1303寫數(shù)據(jù)時(shí)需要注意MAX1303電氣特性中的兩個(gè)時(shí)間參數(shù)Tcss和Tcspw。Tcss對(duì)應(yīng)著芯片的片選信號(hào)被拉低后到第一個(gè)時(shí)鐘到來前所必需的時(shí)間間隔。Tcspw對(duì)應(yīng)著寫模擬輸入配置字節(jié)、模式控制字節(jié)、轉(zhuǎn)換啟動(dòng)字節(jié)時(shí)，任意兩者之間的時(shí)間間隔。這兩個(gè)時(shí)間參數(shù)都必須大于40 ns，且沒有上限。本系統(tǒng)中，在Read中寫轉(zhuǎn)換啟動(dòng)字節(jié)，write中只做通道的切換，其他配置都使用默認(rèn)的。
Read字段是MAX1303驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵點(diǎn)。它負(fù)責(zé)讀取采樣結(jié)果，并將結(jié)果傳遞給應(yīng)用程序。在read中，首先是用8個(gè)時(shí)鐘向MAX1303寫轉(zhuǎn)換起始字節(jié)，然后使用8個(gè)是時(shí)鐘周期等待AD轉(zhuǎn)換完成。最后使用16個(gè)時(shí)鐘周期讀取MAX1303輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果。由于轉(zhuǎn)換結(jié)果是以串行方式輸出，故需要將讀取的數(shù)據(jù)拼湊起來。又由于ARM使用的是端口3的GPI_06管腳讀取MAX1303的輸出數(shù)據(jù)，且對(duì)于端口3的操作是以32位進(jìn)行的，所以還需要考慮拼接端口3的哪個(gè)數(shù)據(jù)位。本文的處理方式是先將端口3讀出的數(shù)據(jù)右移6位。具體的操作代碼如下：
release對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)調(diào)用中的close函數(shù)。它需要完成這個(gè)驅(qū)動(dòng)所涉及的配置寄存器的復(fù)位，操作過程與open相反。在還原寄存器的默認(rèn)設(shè)置后，打印一條設(shè)備文件關(guān)閉的信息，供應(yīng)用程序開發(fā)者調(diào)試時(shí)觀察使用。
4 Linux應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與測(cè)試
本文介紹的應(yīng)用程序是整個(gè)系統(tǒng)的一部分，這里僅供測(cè)試驅(qū)動(dòng)程序使用。測(cè)試的功能主要是驅(qū)動(dòng)中的write和read功能。由于驅(qū)動(dòng)程序的read中沒有對(duì)讀取的采樣值做處理，所以得到的數(shù)據(jù)還不是輸入信號(hào)的實(shí)際值，應(yīng)用程序必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于MAX1303采用單端、雙極性輸入，所以處理公式為：
式中，實(shí)際值的單位是毫伏；采樣值是從MAX1303讀取的數(shù)據(jù)；FSR是滿量程范圍，對(duì)于本系統(tǒng)，F(xiàn)SR是2*Vref；本系統(tǒng)采用內(nèi)部電壓基準(zhǔn)，Vref的理論值是4．096 V，但實(shí)際系統(tǒng)中會(huì)有一定的漂移，范圍一般在4．056 V到4．136 V之間。
為了測(cè)試，應(yīng)用程序每秒讀取一次兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)，并打印。應(yīng)用程序的流程圖如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201610/306026.htm
根據(jù)應(yīng)用程序的打印結(jié)果和CH1、CH2的實(shí)際輸入，系統(tǒng)采樣結(jié)果正確，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
5 結(jié)論
A／D轉(zhuǎn)換器在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)中有極其重要的用途。嵌入式Linux在現(xiàn)代的嵌入式系統(tǒng)中也被廣泛應(yīng)用。本文描述的16位AD芯片的Linux驅(qū)動(dòng)和硬件接口設(shè)計(jì)不僅在筆者所開發(fā)的系統(tǒng)中具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)，對(duì)其他具有SPI接口的AD芯片的硬件接口設(shè)計(jì)和Linux驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)也有一定的參考價(jià)值。
評(píng)論