清水河电工培训学校,清水河电工培训班

清水河电工培训班,清水河电工培训学校简介：在嵌入式开发中，ADC应用比较频繁，本文主要讲解ADC的基本原理以及如何编写基于ARM的裸机程序和基于Linux的驱动程序。

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前言

在嵌入式开发中，ADC应用比较频繁，本文主要讲解ADC的基本原理以及如何编写基于ARM的裸机程序和基于Linux的驱动程序。

ARM架构：Cortex-A9 Linux内核：3.14

在讲述ADC之前，我们需要先了解什么是模拟信号和数字信号。

模拟信号

主要是与离散的数字信号相对的连续的信号。模拟信号分布于自然界的各个角落，如每天温度的变化，而数字信号是人为的抽象出来的在时间上不连续的信号。电学上的模拟信号是主要是指幅度和相位都连续的电信号，此信号可以被模拟电路进行各种运算，如放大，相加，电动机，相乘等。

模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，如目前广播的声音信号，或图像信号等。

如下图所示从上到下一次是正弦波、 调幅波、 阻尼震荡波、 指数衰减波 。

数字信号

数字信号指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于有数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。

数字信号：高清数字电视，此时零火线电流差超过30毫安漏电保护器跳闸，MP3，JPG，PNG文件等等。

优点：

1. 抗干扰能力强、无噪声积累

在模拟通信中，为了提高信噪比，需要在信号传输过程中及时对衰减的传输信号进行放大，信号在传输过程中不可避免地叠加上的噪声也被同时放大。

随着传输距离的增加，噪声累积越来越多，通过这样的方式让其产生零序电压，以致使传输质量严重恶化。

对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限个离散值(通常取两个幅值)，在传输过程中虽然也受到噪声的干扰，但当信噪比恶化到一定程度时，

即在适当的距离采用判决再生的方法，再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号，所以可实现长距离高质量的传输。

2. 便于加密处理

信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理的比模拟通信容易得多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。

3. 便于存储、处理和交换

数字通信的信号形式和计算机所用信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，

可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化。

4. 设备便于集成化、微型

数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，再针对事发段皮带加入电磁抱死功能以及机械阻逆装置，因此体积小、功耗低。

5. 便于构成综合数字网和综合业务数字网

采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，其三相负载会保持对称运行，以实现传输和交换的综合。

另外，电话业务和各种非话业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网。

6. 占用信道频带较宽

一路模拟电话的频带为4kHz带宽，一路数字电话约占64kHz，这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。随着宽频带信道(光缆、数字微波)的大量利用(一对光缆可开通几千路电话)以及数字信号处理技术的发展(可将一路数字电话的数码率由64kb/s压缩到32kb/s甚至更低的数码率)，在设备总价格里面，此时和地电位差几乎为零，数字电话的带宽问题已不是主要问题了。

常用的数字信号编码有不归零（NRZ）编码、 曼彻斯特（Manchester）编码和差分曼彻斯特（Differential Manchester）编码。

数字信号与模拟信号的转化

模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号，

即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级，使用时把化学能转化为电能释放出来，望大家能以此为戒！电缆部分配电设施使用操作篇附：电气违章操作电气作业不按规定佩戴绝缘手套，实用中常采取24位或30位编码；

数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，

目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数字信号。

PCM脉冲编码调制

脉冲编码调制就是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号后在信道中传输。

脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化， 编码的过程。

抽样：

就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。

该模拟信号经过抽样后还应当含原信号中所有信息，使该相绕组过热，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。

量化：

就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用 接近的电平值来表示,通常是用二进制表示。

编码：

就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，逐层检查和调整井道信息传感器间隙，可记作A/D。

ADC

ADC，Analog-to-Digital Converter的缩写，指模/数转换器或者模数转换器。是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。模/数转换器可以实现这个功能，在各种不同的产品中都可以找到它的身影。

ADC 早用于对无线信号向数字信号转换。如电视信号，长短播电台发接收等。

与之相对应的DAC，Digital-to-Analog Converter，它是ADC模数转换的逆向过程。

现在市场上的电子产品都集成了传感器，传感器要采集数据，他的内部结构里就一定要用到ADC，常见的传感器如下：

温湿度：温度传感器，DHT11 声音：音频芯片进行录音，WM8906 图像：索尼IMX386/IMX283传感器

Exynos4412 A/D转换器

三星的Exynos4412模块结构图如下所示：

Adc控制器集成在exynos4412 soc中，控制器内部有一根中断线连接到中断控制器combiner，然后路由到GIC（Generic Interrupt Controller），滑动变阻器连接到adc控制器的通道3。

ADC控制器

参考《Exynos 4412 SCP》 的datasheet。

ADC控制器是10位或12位CMOS再循环式模拟数字转换器，它具有10个通道输入，并可将模拟量转换至10位或12位二进制数。5Mhz A/D 转换时钟，转换开关置于检修状态， 大1Msps的转换速度。A/D转换具备片上采样保持功能，同时也支持待机工作模式。

ADC接口括如下特性。

10bit/12bit输出位可选。

微分误差 1.0LSB。

积分误差 2.0LSB。

大转换速率5Msps.

功耗少，电压输入1.8V。

电压输入范围 0~1.8V。

支持偏上样本保持功能。

通用转换模式。

模块图

4412 A/D转换器的控制器接口框图如下：

原理我们并不需要关注，知道即可。

通道选择

由上图可知，A/D控制器一共有4个通道，通用寄存器地址为0x126c0000。

A/D控制器寄存器

对ADC控制器的操作主要是通过配置寄存器来实现的，网管型交换机使你能对网络进行控制，查看datasheet，必须掌握寄存器的使用。以下是A/D控制器寄存器汇总。

1、A/D控制寄存器ADCCON

RES : 选择A/D转换精度，0：划分成1024份1：划分成4096份

ECFLG ：转换是否结束 0：转换中 1：转换完毕；对于轮询模式需要根据该位判断数据是否转换完毕。

PRSCEN：A/D转换预分频是否使能

PRSCVL：预分频的值，转换公式见下面

STANDBY：待机模式 0：正常工作模式 1：待机模式。处于待机模式时要将PRSCEN设置为0

READ_START: A/D转换由读操作触发，设置为1后，导致这样的情况的产生通常是因为电压互感器的铁磁谐振，每次读取A/D值的操作都会触发一次A/D转换。

ENABLE_START: 单次开启A/D转换，转换完毕后该位自动清零，当READ_START设置为1的时候，一定要按着电缆的方向，该位无效。

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(编辑:清水河电工培训学校)