0 引 言

　　在計(jì)算機(jī)測量、控制及信號處理中，數(shù)據(jù)采集發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。數(shù)據(jù)采集是獲取數(shù)據(jù)的重要手段，它是從傳感器或其他待測設(shè)備等模擬或數(shù)字被測單元中自動采集信息的過程。而采用arm內(nèi)部的a/d轉(zhuǎn)換資源，具有轉(zhuǎn)換速度較高、工作可靠、設(shè)計(jì)的復(fù)雜度較低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，arm還具有體積小、運(yùn)算速度高，a/d轉(zhuǎn)換分辨率較高的特性，使arm得到了廣泛的應(yīng)用。本文利用atmel公司arm7系列中的at91m55800a設(shè)計(jì)了一個(gè)簡易的數(shù)據(jù)采集方案。該方案具有結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)容易，可靠性強(qiáng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，有一定的實(shí)用價(jià)值。

1 數(shù)據(jù)采集方案的結(jié)構(gòu)和功能

　　方案結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　該方案是由接收、a/d轉(zhuǎn)換和處理、輸出3部分組成。本方案以at91m55800a為核心，該芯片是一個(gè)高性能的32位處理芯片，內(nèi)部有一個(gè)8選1的模擬通道，一個(gè)10位的a/d轉(zhuǎn)換通道。預(yù)處理電路將傳感器拾取的信號進(jìn)行隔離放大和濾波至a/d轉(zhuǎn)換所需0～3 v，處理過的模擬信號通過at91m55800a中的a/d轉(zhuǎn)換通道變成數(shù)字信號，并根據(jù)要求進(jìn)行相應(yīng)的處理，最后由液晶顯示器輸出。同時(shí)，本方案使用flash存儲器作為程序存儲器用于保存數(shù)據(jù)。

2 硬件組成

　　at91m55800a是atmel公司基于arm7tdmi核的at91的16/32位微控制器家族成員。它通過完全可編程的外部總線接口直接連到片外存儲器，使讀或?qū)懖僮髯羁炜梢赃_(dá)到一個(gè)時(shí)鐘周期，通過將帶有片內(nèi)sram的arm7tdmi處理器核、多種外圍功能模塊、模擬接口和低功耗振蕩器集成于單一硅片。at91m55800a為低功耗應(yīng)用提供了一個(gè)高度靈活和高性價(jià)比的解決方案。其主要特點(diǎn)如下：

　　a)集成了arm7tdmi arm thumb處理器核，高性能的32位risc體系結(jié)構(gòu)，高代碼密度的16位指令集，嵌入式ice；

　　b)8 kb片內(nèi)sram，32位數(shù)據(jù)總線寬度，單時(shí)鐘周期訪問，方案可最大擴(kuò)展64 mb存儲器，軟件可編程的8位或16位外部數(shù)據(jù)總線；

　　c)主／從式spi接口，8位～16位可編程數(shù)據(jù)長度，4個(gè)外部從芯片選擇；

　　d)可編程的看門狗電路，提高方案的安全可靠性；

　　e)58個(gè)可編程i/o口線，擴(kuò)展了輸入輸出口線；

　　f)先進(jìn)電源管理控制器，具有正常、等待、慢速、待機(jī)和掉電方式；

　　g)8優(yōu)先級、可單獨(dú)屏蔽的向量中斷控制器，6通道16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，3個(gè)usart，每個(gè)usart有2個(gè)專用的pdc通道；

　　h)8通道10位a/d轉(zhuǎn)換器，2通道10位d/a轉(zhuǎn)換器；

　　i) 采用片內(nèi)主振蕩器和pll倍頻的時(shí)鐘產(chǎn)生器，采用片內(nèi)32 khz振蕩器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

　　圖2為方案的實(shí)際應(yīng)用電路。

　　該芯片中含有兩個(gè)完全相同的4通道10位a/d轉(zhuǎn)換器，可組成一個(gè)8通道10位a/d轉(zhuǎn)換器。每個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器具有4個(gè)模擬輸入引腳和數(shù)字觸發(fā)輸入引腳，并提供一個(gè)aic的中斷信號。兩個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器共享模擬電源引腳和參考電壓輸入引腳。每一個(gè)通道可被單獨(dú)地使能或禁止，并具有自己的數(shù)據(jù)寄存器。a/d轉(zhuǎn)換器可以配置為在轉(zhuǎn)換序列后自動進(jìn)入睡眠
模式，并可由軟件、t/d或外部信號來觸發(fā)。

　　由于at91m55800a內(nèi)部不帶片內(nèi)程序存儲器，需要對方案外擴(kuò)[1] flash存儲器作為程序存儲器用于存放程序代碼、常量表及掉電后需要保存的數(shù)據(jù)。at91m55800a的總線讀寫周期最長可以有8個(gè)周期的延時(shí)，要求flash存儲器的最低讀速度不低于該速度�？紤]到方案的執(zhí)行速度和程序大小，選用訪問速度為70 ns的hy29lv160(芯片容量是1 m×16 bit共2 mb)，基本上能夠滿足方案要求。

　　該系統(tǒng)中接入ad590[2]作為溫度傳感器，該器件以電流作為輸出量來指示溫度，并且將得到的信號經(jīng)過放大器的緩沖隔離得到一個(gè)與溫度成正比的電壓，從而實(shí)現(xiàn)對溫度的測量。

3 a/d轉(zhuǎn)換編程

　　在at91m55800a中，兩個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器獨(dú)立工作，每個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器只能讀取一個(gè)通道的a/d轉(zhuǎn)換器值。此程序讓用戶指定哪一個(gè)通道工作，然后讀取指定通道的值，并顯示出來。由于a/d轉(zhuǎn)換器的精度有10位和8位，這里設(shè)置為10位，因此獲得的數(shù)據(jù)范圍在0～3ff之間。

　　a/d轉(zhuǎn)換器的工作過程不同于一般的外圍設(shè)備。初始化后，必須有一個(gè)觸發(fā)命令高速a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采集，此時(shí)a/d轉(zhuǎn)換器對其激活的某一個(gè)通道上的模擬信號進(jìn)行采樣、保持，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)據(jù)寄存器中。用戶可以從狀態(tài)寄存器中了解到a/d轉(zhuǎn)換器是否已經(jīng)轉(zhuǎn)換完成，然后通過讀取數(shù)據(jù)寄存器得到a/d轉(zhuǎn)換后的數(shù)值。

　　a/d轉(zhuǎn)換程序流程圖見圖3。

　　對a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行編程,使用at91庫(在/pe-r

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