嵌入式DA接口實(shí)驗(yàn)

1、2.5 D/A 接口實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#190; 學(xué)習(xí) D/A 轉(zhuǎn)換原理¾ 掌握 MAX504 D/A 轉(zhuǎn)換芯片的使用方法¾ 掌握不帶有 D/A 的 CPU 擴(kuò)展 D/A 功能的主要方法¾ 了解 D/A 驅(qū)動(dòng)程序加入內(nèi)核的方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí) D/A 接口原理，了解實(shí)現(xiàn) D/A 系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)的軟件和硬件要求。閱讀 MAX504芯片文檔，掌握其使用方法。三、預(yù)備知識(shí)¾ 有 C 語(yǔ)言基礎(chǔ)¾ 掌握在 Linux 下常用編輯器的使用¾ 掌握 Makefile 的編寫(xiě)和使用¾ 掌握 Linux 下的程序編譯與交叉編譯過(guò)程四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及

2、工具硬件：UP-TECH S2410/P270 DVP 嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、PC 機(jī) Pentium 500 以上, 硬盤(pán) 10G 以上。 軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) REDHAT LINUX 9.0MINICOMARM-LINUX 開(kāi)發(fā)環(huán)境五、實(shí)驗(yàn)原理1、D/A 轉(zhuǎn)換器D/A 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電路構(gòu)成無(wú)太大差異，一般按輸出是電流還是電壓、能否作乘法運(yùn)算等 進(jìn)行分類。大多數(shù) D/A 轉(zhuǎn)換器由電阻陣列和 n 個(gè)電流開(kāi)關(guān)(或電壓開(kāi)關(guān))構(gòu)成。按數(shù)字輸入 值切換開(kāi)關(guān)，產(chǎn)生比例于輸入的電流(或電壓)。¾ 電壓輸出型（如 TLC5620）電壓輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器雖有直接從電阻陣列輸出電壓的，但一般采用內(nèi)置

3、輸出放大器以低 阻抗輸出。直接輸出電壓的器件僅用于高阻抗負(fù)載，由于無(wú)輸出放大器部分的延遲，故常 作為高速 D/A 轉(zhuǎn)換器使用。¾ 電流輸出型(如 THS5661A)電流輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器很少直接利用電流輸出，大多外接電流電壓轉(zhuǎn)換電路得到電壓輸 出，后者有兩種方法：一是只在輸出引腳上接負(fù)載電阻而進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換，二是外接 運(yùn)算放大器。用負(fù)載電阻進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換的方法，雖可在電流輸出引腳上出現(xiàn)電壓， 但必須在規(guī)定的輸出電壓范圍內(nèi)使用，而且由于輸出阻抗高，所以一般外接運(yùn)算放大器使 用。此外，大部分 CMOS DA 轉(zhuǎn)換器當(dāng)輸出電壓不為零時(shí)不能正確動(dòng)作，所以必須外接運(yùn)算 放大器。當(dāng)外接運(yùn)

4、算放大器進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換時(shí)，則電路構(gòu)成基本上與內(nèi)置放大器的電壓 輸出型相同，這時(shí)由于在 D/A 轉(zhuǎn)換器的電流建立時(shí)間上加入了運(yùn)算放入器的延遲，使響應(yīng) 變慢。此外，這種電路中運(yùn)算放大器因輸出引腳的內(nèi)部電容而容易起振，有時(shí)必須作相位 補(bǔ)償。¾ 乘算型（如 AD7533）D/A 轉(zhuǎn)換器中有使用恒定基準(zhǔn)電壓的，也有在基準(zhǔn)電壓輸入上加交流信號(hào)的，后者由于能 得到數(shù)字輸入和基準(zhǔn)電壓輸入相乘的結(jié)果而輸出，因而稱為乘算型 D/A 轉(zhuǎn)換器。乘算型 D/A 轉(zhuǎn)換器一般不僅可以進(jìn)行乘法運(yùn)算，而且可以作為使輸入信號(hào)數(shù)字化地衰減的衰減器及對(duì) 輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器使用。¾ 一位 D/A 轉(zhuǎn)換器一位

5、 D/A 轉(zhuǎn)換器與前述轉(zhuǎn)換方式全然不同，它將數(shù)字值轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制或頻率調(diào)制的 輸出，然后用數(shù)字濾波器作平均化而得到一般的電壓輸出(又稱位流方式)，用于音頻等場(chǎng) 合。2、D/A 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)¾ 分辯率(Resolution) 指最小模擬輸出量（對(duì)應(yīng)數(shù)字量?jī)H最低位為“1”）與最大量（對(duì)應(yīng)數(shù)字量所有有效位為“1”） 之比。¾ 建立時(shí)間(Setting Time)是將一個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定模擬信號(hào)所需的時(shí)間，也可以認(rèn)為是轉(zhuǎn)換時(shí)間。D/A 中常用建 立時(shí)間來(lái)描述其速度，而不是 A/D 中常用的轉(zhuǎn)換速率。一般地，電流輸出 D/A 建立時(shí)間較 短，電壓輸出 D/A 則較長(zhǎng)。 其

6、他指標(biāo)還有線性度(Linearity)，轉(zhuǎn)換精度，溫度系數(shù)/漂移。3、MAX50410 位 D/A 轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)由單個(gè) 5V 電源供電 電壓輸出緩沖內(nèi)部 2.048V 參考電壓 1INL=2 LSB（MAX） 電壓不隨溫度變化 可變的輸出范圍：0VVDD，VSSVDD 上電復(fù)位 串行輸出其各個(gè)管腳的功能如表 所示：表 2.5.1 管腳定義管腳名稱功能1BIPOFFBipolar offset/gain resistor2DINSerial data input3CLRClear. Asynchronously sets DAC register to all 0s.4SCLKSerial cl

7、ock input5CSChip select, active low6DOUTSerial data output for daisy-chaining7DGNDDigital ground8AGNDAnalog ground9REFINReference input10REFOUTReference output, 2.048V. Connect to VDD if not used.11VSSNegative power supply12VOUTDAC output13VDDPositive power supply14RFBFeedback resistor4、MAX504 在開(kāi)發(fā)板上

8、的連接MAX504 在開(kāi)發(fā)板中的連接如圖 所示：圖 2.5.1 Max504 的連接上圖中，RFB 連接 VOUT、BIPOFF 連接 AGND，使得輸出電壓范圍為 02VREFIN，即 04.069V。 時(shí)鐘和輸入、輸出信號(hào)分別與同步串口的時(shí)鐘、發(fā)送和接收端相連。可以通過(guò) WriteSDIO(data)函數(shù)（Uhal.h）向 MAX504 發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)要注意，MAX504 可接受12 位的數(shù)據(jù)，但低兩位不起作用。WriteSDIO(data)函數(shù)一次只能發(fā)送 8 位的數(shù)據(jù)，所以 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)先將數(shù)據(jù)左移兩位，然后先發(fā)送高八位，再發(fā)送低八位數(shù)據(jù)。CLR 和 CS 分別 由 MAX504

9、_CLEAR()和 MAX504_ENABLE()、MAX504_DISABLE()函數(shù)（Max504.c）控制。六、程序分析程序流程圖如圖 ：具體程序代碼 da_main.c 如下：圖 實(shí)驗(yàn)程序流程圖/*by zou jian guo<zounix> 14:30*the driver is s3c2410_da_max504.c in drivers/char*/#include <stdio.h>#include <fcntl.h>#include <string.h>#include <sys/ioctl.h>#define D

10、A0_IOCTRL_WRITE0x10#define DA1_IOCTRL_WRITE0x11#define DA_IOCTRL_CLR0x12#define Max504_FULL4.096f static int da_fd = -1;char *DA_DEV="/dev/exio/0raw"void Delay(int t)int i;for(;t>0;t-)for(i=0;i<400;i+);/*/int main(int argc, char *argv)float v;unsigned int value;/char *da_dev;/unsigne

11、d int da_num=0;if(argc < 3)printf("n");printf("Error parametern"); printf("Input as:n"); printf("./ad_main da_id numn");printf("da_id: select between 0 and 1n"); printf("num: range 0.0 4.096n"); printf("n");return 1;sscanf(argv

12、2, "%f",&v);if(v<0 | v>Max504_FULL)printf("DA out must between: 0 to %fn", Max504_FULL);return 1;value=(unsigned int)(v*1024.0f)/Max504_FULL);if(da_fd=open(DA_DEV, O_WRONLY)<0) printf("Error opening /dev/exio/0raw devicen"); return 1;if(strcmp(argv1,"0

13、") = 0)ioctl(da_fd, DA_IOCTRL_CLR, 0);/clear da. ioctl(da_fd, DA0_IOCTRL_WRITE, &value);else if (strcmp(argv1,"1") = 0)ioctl(da_fd, DA_IOCTRL_CLR, 1);/clear da. ioctl(da_fd, DA1_IOCTRL_WRITE, &value);#if 0ioctl(da_fd, DA_IOCTRL_CLR, 0);/clear da. for(;)#endifioctl(da_fd, DA0_I

14、OCTRL_WRITE, &value); Delay(500);close(da_fd);printf("Current Voltage is %f vn", v);return 0;七、實(shí)驗(yàn)步驟1、閱讀理解源碼進(jìn)入/arm2410cl/exp/basic/05_da 目錄，使用 vi 編輯器或其他編輯器閱讀理解源代碼2、編譯應(yīng)用程序運(yùn)行 make 產(chǎn)生 da 可執(zhí)行文件 da_mainrootzxt /# cd /arm2410cl/exp/basic/05_da/ rootzxt 05_da# makearmv4l-unknown-linux-gcc-c -o

15、 da_main.o da_main.c armv4l-unknown-linux-gcc da_main.o -o da_main rootzxt 05_da# lsda_main da_main.c da_main.o doc drivers Makefile s3c44b0-spi.h3、下載調(diào)試切換到 minicom 終端窗口，使用 NFS mount 開(kāi)發(fā)主機(jī)的/arm2410cl 到/host 目錄,然后進(jìn)入/host/exp/05_da/drivers 目錄，用 insmod s3c2410-exio.o 命令插入 D/A 驅(qū)動(dòng)，并用 lsmod命令查看是否已經(jīng)插入。/mnt/y

16、affscd /host/exp/basic/05_da/ /host/exp/basic/05_dacd drivers/host/exp/basic/05_da/driversinsmod s3c2410-exio.o Using s3c2410-exio.o /host/exp/basic/05_da/driverslsmodModuleSize Used byNot taintedS3c2410-exio23840 (unused)i2c-tops2141040 (unused)注意：卸載模塊可以使用 rmmod 命令，以本實(shí)驗(yàn)為例，卸載方法如下：/host/exp/basic/05_darmmod s3c2410-exio進(jìn)入/host/exp/basic/05_da 目錄，運(yùn)行./da_main，觀察運(yùn)行結(jié)果的正確性。在輸 入 ./da_main 后會(huì)出現(xiàn)下面的提示信息。/host/exp/basic/05_da./da_mainError parameterInput as:./ad_main da_id numda_id: select bet