在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通常是通過(guò)傳感器將自然世界的物理量轉(zhuǎn)化成電量，電量是模擬量，必須經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換才能被系統(tǒng)的處理器讀取。現(xiàn)在的很多微處理器都有片內(nèi)AD，但這些AD多數(shù)是8位、10位或者12位，有時(shí)候很難滿足精度要求。所以需要利用處理器的接口資源外擴(kuò)精度較高的AD芯片。然而精度越高，價(jià)格越貴。所以在選擇AD芯片時(shí)，必須充分考慮這兩個(gè)方面。本系統(tǒng)在對(duì)采樣精度和價(jià)格進(jìn)行權(quán)衡后，決定選擇16位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。由于設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)放置于環(huán)境惡劣的野外，所以全部器件都要滿足工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，所以最終選擇了MAXIM公司的MAX1303。處理器選用了恩智普公司的ARM9微處理器LPC3250。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了硬件連接，以及Linux2.6.29內(nèi)核下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，并通過(guò)編寫(xiě)的應(yīng)用程序?qū)︱?qū)動(dòng)程序進(jìn)行了測(cè)試。

1 芯片介紹

1.1 LPC3250簡(jiǎn)介

LPC3250是恩智普公司推出的、采用RISC結(jié)構(gòu)、基于ARM926EJ-S內(nèi)核的32位工業(yè)級(jí)處理器，可工作于-40～+85℃的范圍內(nèi)。它的最高工作頻率可達(dá)266 MHz，具有完整的存儲(chǔ)管理單元(MMU)，可以嵌入Linux/Wince等需要MMU支持的操作系統(tǒng);高達(dá)256 kB的內(nèi)部SRAM可用于數(shù)據(jù)和代碼存儲(chǔ);32 kB數(shù)據(jù)高速緩存和32 kB指令高速緩存;矢量浮點(diǎn)協(xié)處理器具有硬件浮點(diǎn)計(jì)算功能。另外，片內(nèi)有SD/MMC卡主機(jī)控制器和以太網(wǎng)控制器使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)文件存儲(chǔ)和以太網(wǎng)功能變得簡(jiǎn)單，這對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)非常有用。

1.2 AD芯片MAX1303簡(jiǎn)介

MAX1303是MAXIM公司推出的工業(yè)級(jí)、低功耗、多量程、16位精度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，采用+5 V單電源供電，最高采樣率可達(dá)115kbps。可使用+4.096 V片上基準(zhǔn)或者3.800到4.136 V之間的外部電壓基準(zhǔn)。采用20引腳的TSOP封裝。它的引腳如圖1所示。

從引腳圖可以看出，芯片外部有多種電源引腳，這些引腳對(duì)應(yīng)芯片內(nèi)部獨(dú)立的功能模塊。對(duì)芯片采用獨(dú)立的電源供電可以盡可能的使工作環(huán)境保持低噪聲。第16、17引腳在使用外部電壓基準(zhǔn)時(shí)分別連接AVDD和基準(zhǔn)電壓，在使用芯片內(nèi)部基準(zhǔn)時(shí)，分別通過(guò)0.01μF和1μF的電容旁路到AGND1即可。其他引腳功能如表1所示。

CH0-CH4支持4路單端輸入，或者2路差分輸入。SSTRB在AD轉(zhuǎn)換器的某些工作模式下可指示轉(zhuǎn)換狀態(tài)。另外4種數(shù)字接口可通過(guò)SPI/OSPI /MICROWIRE兼容的串行接口與2.7 V至5.25 V的系統(tǒng)連接。

MAX1303支持7種單端輸入范圍或者3種差分輸入范圍，有7種工作模式。這些都可以通過(guò)輸入控制字進(jìn)行配置。