信号本文针对ARM7TDMI内核的处理器S3C44B0X没有内存管理单元（MMU）的特点，采用价格低廉功能强大又便于移植的uLinux操作系统，为其定制构造的一个信号采集与处理的嵌入式系统。

本文针对ARM7TDMI内核的处理器S3C44B0X没有内存管理单元MMU的特点采用价格低廉功能强大又便于移植的uLinux操作系统为其定制构造的一个信号采集与处理的嵌入式系统。

文档信息

目录

1、引言

S3C44B0X内置一个8通道10位的CMOS型ADC

S3C44B0X的ADC基本电路由比较器、 DAC和逐次逼近逻辑组. . .

6、参考文献

正文

1、引言

本嵌入式系统的研究的关键是采用基于ARM7TDMI内核的S3C44B0X 实验板对其进行信号的采集和处理工作。研究主要分为三个部分 1、由D/A模拟信号发生器提供信号源编写A/D转换程序连接好实验硬件设备进行烧写并观察分析A/D转换结果 2、实验板和计算机之间的数据传输工作使用网口 或无线传输完成采集数据的传输任务 3、在计算机通过编程完成信号的FFT处理工作记录观察分析实验数据。

 、系统硬件设计

整个信号采集与处理的嵌入式系统的总体结构框图如图所示。硬件部分分为三个部分 由CPLD和单片机组成的模拟信号信号源用于

产生频率变化在100Hz左右的简单正弦波和方波信号系统采用S3C44B0X微处理器在uCl i nux操作系统下对其编程实现A/D的信号采集和数据传输功能最后是在PC主机上使用VC编程来实现数据的接收工作传输媒体是网线 同时对信号进行FFT处理并分析出离散信号的幅频响应。

 、模拟信号的实现

采用51和CPLD的硬件电路板能够根据需要生成简单的正弦波、方波频率变化在100Hz左右。 电路基本结构框图如图所示。

图2信号发生器基本结构框图

信号发生器采用Alt era的MAX7000系列的CPLD来产生一个制定频率的数字信号然后通过51单片机的D/A转换接口来输出所需频率的模拟信号。并且在CPLD中可以采用计数器和查找表的方式来实现数字的波形输出。实验板上提供按键可输入想获得的信号频率。

、 ARM数据采集和传输系统

硬件选用武汉金立的S3C44B0X ARM实验板开发A/D和网络部分程序。

S 3C44B0X内置一个8通道10位的CMOS型ADC。此ADC主要由8通道模拟输入复用器、 自动清零比较器、时钟发生器、 10位连续近似寄存器SAR和输出寄存器组成。而且可以通过软件让此ADC进入睡眠模式 以节省功耗。

S 3C44B0X的ADC基本电路由比较器、 DAC和逐次逼近逻辑组成。在转换的开始 M SB置为1模拟输入信号和DAC的参考信号进行比较。ADC是采用差分结构的设计所以DAC产生内部差分参考信号。这两个差分信号中一个是由模拟输入和正参考信号做差分产生另一个由模拟共信号VCOM和负参考信号做差分产生这两个信号都传给比较器。 比较器比较模拟输入和参考信号 当输入信号比参考信号大时 MSB仍旧保持‘1’ 下一位也置为‘1’ 。这样逐位进行比较直到产生最后一位LSB时输出离散时间信号。

在uCl inux下使用ADC

要使用ADC首先要先定义ADC的3个寄存器地址和参考电压VREF 的值

/*参考电压VREF

#def ine VREF

/* ADC的三个功能寄存器*

#define ADCCON (*(volatile uigned *)0x1d40000)

#define ADCPSR (*(volatile uigned *)0x1d40004)

#def ine ADCDAT (*(volatile uigned *)0x1d40008)

在正式使用ADC前首先需要对ADC进行初始化。主要是使能ADC 时钟、使能ADC和对采样比率寄存器进行赋值。需要注意的是 由于器件本身的原因在使能ADC后参考电压并不能立刻稳定下来如果这时进行A/D转换的话得到的结果会和真实值有较大的误差。所以一般在使能ADC后需要经过几十毫秒的延时让参考电压稳定后才进行A/D转换。初始化的例子代码如下

CLKCON|=1<<12; /*Enable ADC Clock*

ADCCON=0x1 | (0<<2) ;/*Enabl e ADC*usleep(1000) ;/*Delay for 10ms for ADC reference voltage stabilization*

ADCPSR=255;/*Select a larger ADCPSR to get more accurate result*

初始化结束后就可以进行ADC转换了对某一通道ADC的转换其实就是读取此通道的AD CDAT寄存器的值 ADC DAT的值并不是真正的信号幅度值需要通过转换才能得到真正信号幅度值信号幅度ADCDAT*1000*VREF/1024

在实际使用中往往用采用读多次取平均值的方法来减小误差。如果要读取多个通道的数据可以采取轮询的方法来实现。在所有转换结束后一般需要让ADC进入睡眠状态 以节省功耗。

 、用VC实现主机端的程序对接收的信号做FFT处理

在本系统中可以用示波器和频谱仪直接观察由硬件生成的信号波形及其频谱也可以在软件界面上显示的波形及频谱其中界面上的波形是根据用户在界面上输入的采样率对标准波形函数进行采样并绘图而得到而频谱则是由PC机根据上述波形进行计算而得到的。利用PC机对信号及频谱进行分析时必须保证原信号是离散的周期信号。PC机在进行运算和分析时只取其中一个周期的点进行FFT处理。因实际计算时已经对原信号进行了采样在频域内相当于对原信号的频谱以抽样频率进行周期延拓实际界面上绘出的频谱与理想波形的频谱有一定的差别。

6、参考文献

[1] S3C44B0X RISC MICROPROCESSOR用户手册

[2]谢强.基于LINUX的嵌入式操作系统实时性研究[D]西安电子科技大学 2007

[3]陈平欧阳斌林.基于ARM的数据采集系统的设计[J]东北农业大学学报 2008

[4]王雨李文婷赵小光.嵌入式操作系统μ C/OS-Ⅱ在

ADuC7020处理器上的移植[J]华北科技学院学报 2008

[5] 白永强刘志勇孙常胜陈杰.基于ARM和L i nux的嵌入式系统软件设计核心技术[J]火炮发射与控制学报 2006

“本文针对ARM7TDMI内核的处理器S3C44B0X没有内存管理单元MMU的特点采用价格低廉功能强大又便于移植的uL in ux操作系统为其定制构造的一个信号采集与处理的嵌入式系统。 ”文档源于网络本人编辑整理。本着保护作者知识产权的原则仅供学习交流请勿商用。如有侵犯作者权益请作者留言或者发站内信息联系本人我将尽快删除。谢谢您的阅读与下载