模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
時間:2018-03-30作者:華清遠見
一、Exynos4412 A/D轉(zhuǎn)換器概述
1. 概述 ADC(Analog-to-Digital Converter),就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。從字面上看,A我們稱為模擬信號(Analog signal),D我們稱為數(shù)字信號(digital signal)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器,在電子技術(shù)中即是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,也稱為數(shù)字量化。當然還有一種叫DAC,就是數(shù)模轉(zhuǎn)換,意思相反,即是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。 在我們的日常生活中,會遇到很多的物理量,遇到很多的物理參數(shù),其中,我們經(jīng)常遇到的物理參數(shù),如電流、電壓、溫度、壓力、速度等電量或非電量都是模擬量。 模擬量的大小是連續(xù)分布的,且經(jīng)常也是時間上的連續(xù)函數(shù)。要使計算機或數(shù)字儀表能識別、處理這些信號,必須首先將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;而經(jīng)計算機分析、處理后輸出的數(shù)字量也往往需要將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬信號才能為執(zhí)行機構(gòu)所接受。這樣,就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁作用的電路—模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。 2. 分類 目前常見的A/D轉(zhuǎn)換器中,有:權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器、權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、開關(guān)樹形D/A轉(zhuǎn)換器。 3. A/D轉(zhuǎn)換主要技術(shù)指標 1)分辨率 A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示,位數(shù)越多,誤差越小,轉(zhuǎn)換精度越高。 2)量化誤差 在A/D轉(zhuǎn)換中由于整量化產(chǎn)生的固有誤差。量化誤差在±1/2LSB(最低有效位)之間。 3)轉(zhuǎn)換時間 轉(zhuǎn)換時間是指A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換時間是指從接到轉(zhuǎn)換控制信號開始,到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號所經(jīng)過的這段時間。 4)偏移誤差 輸入信號為零時輸出信號不為零的值,可外接電位器調(diào)至最小。 5)滿刻度誤差 滿刻度輸出時對應(yīng)的輸入信號與理想輸入信號值之差。 6)線性度 實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移,不包括以上3種誤差。 其他指標還有:絕對精度(Absolute Accuracy)、相對精度(Relative Accuracy)、微分非線性、單調(diào)性和無錯碼、總諧波失真(Total Harmonic Distortion,THD)和積分非線性。 二、Exynos 4412 A/D轉(zhuǎn)換器簡介 1.簡述 10位或12位CMOS再循環(huán)式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,它具有10通道輸入,并可將模擬量轉(zhuǎn)換至10位或12位二進制數(shù)。5Mhz A/D 轉(zhuǎn)換時鐘時,最大1Msps的轉(zhuǎn)換速度。A/D轉(zhuǎn)換具備片上采樣保持功能,同時也支持待機工作模式。 2.特性 ADC接口包括如下特性。 1)10bit/12bit輸出位可選。 2)微分誤差 1.0LSB。 3)積分誤差 2.0LSB。 4)最大轉(zhuǎn)換速率5Msps. 5) 功耗少,電壓輸入1.8V。 6)電壓輸入范圍 0~1.8V。 7)支持偏上樣本保持功能。 8)通用轉(zhuǎn)換模式。 3. A/D功能模塊圖 ![]()
圖1 ADC Functional Block Diagram
2. Exynos4412 A/D 控制器寄存器
1)A/D控制寄存器ADCCON ![]()
2)A/D數(shù)據(jù)寄存器
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3)A/D通道Mux寄存器
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三、A/D轉(zhuǎn)換器實例
1. 電路連接如下: 利用一個電位計輸出電壓到4412的AIN3管腳。輸入的電壓范圍為0~1.8V。 ![]()
1. 代碼如下:
#include <asm/ioctl.h> #include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/uaccess.h> #include <asm/io.h> #define ADC_MAGIC 'A' #define CMD_ONE 1 #define ADC_CMD_GET _IOR(ADC_MAGIC, CMD_ONE, int) //寄存器定義 #define ADC_CFG (0x10010118) #define ADCCON (0x126C0000) #define ADCDAT (0x126C000C) #define ADCMUX (0x126C001C) dev_t dev; int minor_base = 0; int adc_count = 1; char adc_name[] = "adc"; struct cdev *pcdev = NULL; struct class *pcls = NULL; static unsigned int *adccfg; static unsigned int *adcmux; static unsigned int *adccon; static unsigned int *adcdat; int AdcInit(void) { int ret = 0; adccfg = ioremap(ADC_CFG, 4); if (adccfg == NULL) { printk("ioremap adccfg\n"); ret = -ENOMEM; return ret; } adcmux = ioremap(ADCMUX, 4); if (adcmux == NULL) { printk("ioremap adcmux\n"); ret = -ENOMEM; goto ERR1; } adccon = ioremap(ADCCON, 4); if (adccon == NULL) { printk("ioremap adccon\n"); ret = -ENOMEM; goto ERR2; } adcdat = ioremap(ADCDAT, 4); if (adcdat == NULL) { printk("ioremap adcdat\n"); ret = -ENOMEM; goto ERR3; } //ADC_CFG &= ~(0x1 << 16); writel(readl(adccfg) & ~(0x1<<16), adccfg); //Bit_16:Select ADC Mux 0:General ADC, 1:MTCADC //ADCMUX = 0x3; writel(3, adcmux); //0x3: 0011 = AIN3 //原理圖管腳查到XadcAIN3 //12bit A/D conversion; enable A/D converter prescaler; prescaler value:20; A/D conversion start by read //ADCCON = (0x1<<16) | (0x1<<14) | (19<<6) | 0x1<<1; //ADCDAT & 0xfff; writel((0x1<<16) | (0x1<<14) | (19<<6) | 0x1<<1, adccon); return 0; ERR3: iounmap(adccon); ERR2: iounmap(adcmux); ERR1: iounmap(adccfg); return ret; } unsigned int adc_get(void) { unsigned int adc_value; unsigned int temp_value; readl(adcdat); while(!(readl(adccon) & (0x1<<15))); adc_value = readl(adcdat) & 0xfff; temp_value = 9999 * adc_value / 4095; return temp_value; } long adc_ioctl (struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg) { //printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__); switch (cmd) { case ADC_CMD_GET: *(unsigned int *)arg = adc_get(); break; default: return -EINVAL; } return 0; } struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .unlocked_ioctl = adc_ioctl, }; int adc_init(void) { int ret; int major; struct device *pdevice = NULL; //printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__); ret = alloc_chrdev_region(&dev, minor_base, adc_count, adc_name); if (0 > ret) { printk("Can't get device number\n"); return ret; } pcdev = cdev_alloc(); if (NULL == pcdev) { printk("cdev alloc failed.\n"); ret = -ENOMEM; goto UNREG_DEV_NUM; } cdev_init(pcdev, &fops); pcdev->owner = THIS_MODULE; ret = cdev_add(pcdev, dev, adc_count); if (0 > ret) { printk("add cdev failed.\n"); goto DEL_CDEV; } pcls = class_create(pcdev->owner, adc_name); if (IS_ERR(pcls)) { printk("class create failed.\n"); ret = PTR_ERR(pcls); goto DEL_CDEV; } major = MAJOR(dev); pdevice = device_create(pcls, NULL, MKDEV(major, minor_base), NULL, "%s%d", adc_name, minor_base); if (IS_ERR(pdevice)) { printk("device %s%d create failed.\n", adc_name, minor_base); ret = PTR_ERR(pdevice); goto DESTROY_CLASS; } //printk("Body temperature module init done!\n"); if (0 != AdcInit()) { goto DESTROY_CLASS; } printk("adc init\n"); return 0; DESTROY_CLASS: class_destroy(pcls); DEL_CDEV: cdev_del(pcdev); UNREG_DEV_NUM: unregister_chrdev_region(dev, adc_count); return ret; } void adc_exit(void) { device_destroy (pcls, MKDEV(MAJOR(dev), minor_base)); class_destroy(pcls); cdev_del(pcdev); unregister_chrdev_region(dev, adc_count); printk("Good bye, adc module\n"); //printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__); } module_init(adc_init); module_exit(adc_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Ruth Wei"); MODULE_DESCRIPTION("adc for demo"); MODULE_VERSION("1.0.1"); 2. 編譯測試 經(jīng)過交叉編譯后,加載驅(qū)動,寫一個應(yīng)用程序可以讀取ADC轉(zhuǎn)換后的值。 四、總結(jié) 本文從模數(shù)轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標和電路連接等方面進行分析,最終寫出驅(qū)動程序,可以在4412板子上進行測試。 相關(guān)資訊
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