ETA104模擬數據采集模塊(下文簡稱:ETA104模塊)是基于英創公司SBC840工控應用底板、符合DM5028標準應用擴展模塊。ETA104模塊上的模數轉換功能,采用ADS7871模擬信號轉換芯片,占用ESMARC工控主板的SPI總線進行通訊,最高可實現48K的數據轉換率,最大支持8路14bit模擬信號轉換。
ETA104模塊的A/D轉換芯片的數據轉換啟動方法有2種,一種方法是使用軟件寫入指令啟動數據轉換,第二種方法是使用引腳“ADConvert”啟動數據轉換:在該引腳上產生一個由低到高的上升沿,便可根據最近一次的A/D輸入端口配置,啟動一次數據轉換,同時引腳“ADBUSY”由低電平變為高電平;當前數據轉換完成后,引腳信號“ADBUSY”會產生一個由高到低的下降沿,表示當前數據已經轉換好。
根據ETA104模塊的這種特點,可以很方便地實現波形數據采樣,基本思路如下:1、配置A/D轉換芯片,以滿足需要采集的模擬信號輸入端口與輸入方式;2、根據數據采樣率需求,配置PWM輸出參數,然后啟動PWM信號,經由ADConvert信號引腳觸發啟動A/D數據轉換;3、當數據轉換完成以后,由ADBUSY信號觸發系統IRQ中斷;4、系統中斷后,啟動SPI總線進行當前數據讀取。
ADConvert信號通過ETA104的J1.P25腳接入,連接到ESMARC工控主板的PWM1信號端口;ADBUSY信號通過ETA104的J1.30腳輸出,連接到ESMARC工控主板的IRQ1信號端口。ETA104數據采樣控制信號所占用的相關引腳,如下表所示:
引腳 | 信號名稱 | 功能 | 描述 |
J1.25 | GPIO6 | PWM1信號輸出 | 用于等時采樣時,啟動AD轉換,該信號連接到ADConvert |
J1.30 | GPIO24 | 中斷輸入IRQ1 | 數據轉換完成,通過ADBUSY信號輸出下降沿到IRQ1 |
J1.38 | GPIO28 | SPI_MISO | 控制ADC器件的SPI總線信號 |
J1.40 | GPIO29 | SPI_MOSI | |
J1.42 | GPIO30 | SPI_CLK | |
J1.44 | GPIO31 | SPI_CSn |
模擬信號采樣流程參考圖如下:
程序流程說明:
1、初始化A/D,主要是配置模擬信號輸入方式、模擬信號輸入通道、A/D片內增益。
2、要得到高精度的等時采集點的數據,因此使用PWM信號來啟動A/D的數據轉換,以達到非常高的時間要求精度。
3、系統使用A/D芯片的BUSY信號的下降沿,觸發系統中斷,通知系統,當前數據已經準備好。
4、以上資源初始化好以后,就可以開始啟動A/D轉換了。直接啟動PWM信號輸出即可。
5、等待IRQ中斷消息,即表示當前數據轉換完成。
6、利SPI總線讀取A/D已轉換好的數據并存貯。
7、檢查要采樣的數據個數是否已達到,則關閉PWM輸出,停止數據采樣。然后關才IRQ、PWM相關設備。
以下是基于ESM9287-WinCE6.0環境的例子程序。由于ESM9287的IRQ響應速度限制,該環境最大數據采樣率只能到2Kbps。
// 申請一個數據Buff空間,用于存放采樣數據結果
AD_DataBuff = new DWORD[AD_CovCount];
if(AD_DataBuff == NULL)
return ;
// 初始化A/D,配置A/C采樣通道與信號輸入模式
MyADC_Test.ADS7871_ConfigREG(ADS7818_REG_GainMux,AD_Channel);
// 初始化IRQ,配置中斷源IRQ1作為系統觸發
hIRQ1 = CreateFile(_T("IRQ1:"),
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,
FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,
NULL,
OPEN_EXISTING,
FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS,
NULL);
if(hIRQ1==INVALID_HANDLE_VALUE)
{
printf("Open IRQ1 false!\r\n");
return ;
}
// 初始化PWM信號,使用PWM1作為A/D轉換啟動信號
hPWM = CreateFile( _T("PWM1:"),
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,
FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,
NULL,
OPEN_EXISTING,
FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS,
NULL);
if(hPWM==INVALID_HANDLE_VALUE)
{
printf("Open PWM false!\r\n");
return ;
}
PwmInfo.dwFreq = AD_CovRate; //設置PWM輸出頻率為數據采樣率,如1000Hz
PwmInfo.dwDuty = 10;
PwmInfo.dwResolution = 1;
dwNumberOfBytesWritten = 0;
bRet = WriteFile(hPWM, &PwmInfo, sizeof(PWM_INFO), &dwNumberOfBytesWritten, NULL);
if(!bRet)
{
printf("WriteFile failed\n");
CloseHandle(hPWM);
}
i1 = 0;
while(1) //數據采樣循環控制
{
dwTimeout = 5; //timeout 5ms
if (!DeviceIoControl(hIRQ1, //等待中斷觸發信號
IOCTL_WAIT_FOR_IRQ,
&dwTimeout,
sizeof(DWORD),
&dwReturn,
sizeof(DWORD),
NULL,
NULL))
{
dwReturn = WAIT_FAILED;
}
if(dwReturn == WAIT_OBJECT_0)
{
i1++;
MyADC_Test.ADS7871_Read( &AD_DataBuff[i1] );//讀取AD采樣好的數據
if(i1>=AD_CovCount) //判斷數據采樣個數是否已達到設置值
break;
}
}
PwmInfo.dwFreq = 0;
PwmInfo.dwDuty = 10;
PwmInfo.dwResolution = 1;
dwNumberOfBytesWritten = 0;
bRet = WriteFile(hPWM, &PwmInfo, sizeof(PWM_INFO), &dwNumberOfBytesWritten, NULL); //停止PWM輸出
CloseHandle(hPWM);//關閉PWM設備
CloseHandle(hIRQ1); //關閉IRQ設備
//數據復制/轉移到用戶數據BUFF
//......
delete[] AD_DataBuff;//清理申請的運態數據空單
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