嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的ADS8364驅動程序設計

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作原理就是將被測對象（外部世界或現(xiàn)場）的各種參量（可以是物理量，也可以是化學量，生物量）通過各種傳感元件做適當轉換后，再經(jīng)信號調理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到服務器進行數(shù)據(jù)處理和存儲記錄的過程。用于數(shù)據(jù)采集的成套設備稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Data Acquisition System，DAS）。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括傳感器、放大器、濾波器、A/D采樣轉換電路、微處理器等元件。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本組成示意圖如圖1所示。A/D轉換電路在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中起著至關重要的作用，它的轉換精度和工作可靠度直接關系著整個采集系統(tǒng)的工作性能。由于篇幅有限，本文僅就該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的A/D轉換芯片ADS8364的驅動開發(fā)過程加以概述。

圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成示意圖

2 ADS8364的功能簡介

ADS8364是美國TI公司生產(chǎn)的一種高速、低能耗、6通道同步采樣轉換、單+5V供電、16位高速并行接口的高性能模數(shù)轉換芯片。并帶有6個80dB共模抑制的全差分輸入通道以及6個4μs連續(xù)近似的模數(shù)轉換器、6個差分采樣／保持放大器[1]。 ADS8364的6個模擬輸入分為3組（A，B和C），每個輸入端都有一個ADCs保持信號以用來保證幾個輸入通道能同時進行采樣和轉換，因此不同模擬輸入通道信號之間的相位差異得以保存。當3個保持信號同時被選通時，6個ADCs同步轉換，其轉換結果將保存在6個寄存器中。采樣頻率最高為 250KHz，抗噪性能好。

3 設備驅動程序開發(fā)的基本原理

設備驅動程序是操作系統(tǒng)內核和機器硬件之間的接口，它為應用程序屏蔽了硬件的細節(jié)，將應用程序對設備的操作轉化為對相應的設備文件的操作，使應用程序可以象操作普通文件一樣，用處理普通文件的標準系統(tǒng)調用來打開、關閉和讀寫設備。設備驅動程序作為內核的一部分，主要完成如下功能：對設備進行初始化和釋放；完成硬件與內核的數(shù)據(jù)交互；完成內核與應用層的數(shù)據(jù)交互；對可能出現(xiàn)的錯誤進行檢測和處理。

在Linux系統(tǒng)中，打開的設備在內核內部由設備文件結構標識，內核使用file_operations（文件操作）結構訪問驅動程序的函數(shù)。每個文件都與自己的函數(shù)集相關聯(lián)（通過包含在設備中指向file_operations結構的指針實現(xiàn)），這些操作主要負責系統(tǒng)調用的實現(xiàn)。用戶進程利用系統(tǒng)調用對設備文件進行操作時，系統(tǒng)調用通過設備的主設備號找到相應的設備驅動程序，然后讀取這個數(shù)據(jù)結構相應的函數(shù)指針，接著把控制權交給該函數(shù)，這就是 Linux的設備驅動程序工作的基本原理。由此可見，編寫設備驅動程序的主要工作就是編寫file_operations中的子函數(shù)，完成對設備的操作。

為了實現(xiàn)設備的獨立性，Linux把設備分成三種類型：字符設備（character device），塊設備（block device）和網(wǎng)絡設備（network device）[2]。每類設備都有獨特的管理控制方式和不同的驅動程序，這樣就可以把控制不同設備的驅動程序與操作系統(tǒng)的其它部分分離開來，不但便于對不同設備的管理，而且為系統(tǒng)中增加和撤銷某種設備提供了很多方便。在此，我們是把ADS8364看作字符設備來驅動的，其驅動程序就是字符設備驅動程序。