英创信息技术ETA104数采模块实现波形信号采集简介

英创信息技术 2020-02-07 1716

描述

　　ETA104模拟数据采集模块(下文简称：ETA104模块)是基于英创公司SBC840工控应用底板、符合DM5028标准应用扩展模块。ETA104模块上的模数转换功能，采用ADS7871模拟信号转换芯片，占用ESMARC工控主板的SPI总线进行通讯，最高可实现48K的数据转换率，最大支持8路14bit模拟信号转换。

　　ETA104模块的A/D转换芯片的数据转换启动方法有2种，一种方法是使用软件写入指令启动数据转换，第二种方法是使用引脚“ADConvert”启动数据转换：在该引脚上产生一个由低到高的上升沿，便可根据最近一次的A/D输入端口配置，启动一次数据转换，同时引脚“ADBUSY”由低电平变为高电平；当前数据转换完成后，引脚信号“ADBUSY”会产生一个由高到低的下降沿，表示当前数据已经转换好。

　　根据ETA104模块的这种特点，可以很方便地实现波形数据采样，基本思路如下：1、配置A/D转换芯片，以满足需要采集的模拟信号输入端口与输入方式；2、根据数据采样率需求，配置PWM输出参数，然后启动PWM信号，经由ADConvert信号引脚触发启动A/D数据转换；3、当数据转换完成以后，由ADBUSY信号触发系统IRQ中断；4、系统中断后，启动SPI总线进行当前数据读取。

　　ADConvert信号通过ETA104的J1.P25脚接入，连接到ESMARC工控主板的PWM1信号端口；ADBUSY信号通过ETA104的J1.30脚输出，连接到ESMARC工控主板的IRQ1信号端口。ETA104数据采样控制信号所占用的相关引脚，如下表所示：

引脚	信号名称	功能	描述
J1.25	GPIO6	PWM1信号输出	用于等时采样时，启动AD转换，该信号连接到ADConvert
J1.30	GPIO24	中断输入IRQ1	数据转换完成，通过ADBUSY信号输出下降沿到IRQ1
J1.38	GPIO28	SPI_MISO	控制ADC器件的SPI总线信号
J1.40	GPIO29	SPI_MOSI
J1.42	GPIO30	SPI_CLK
J1.44	GPIO31	SPI_CSn

　　模拟信号采样流程参考图如下：

嵌入式主板

　　程序流程说明：

　　1、初始化A/D，主要是配置模拟信号输入方式、模拟信号输入通道、A/D片内增益。

　　2、要得到高精度的等时采集点的数据，因此使用PWM信号来启动A/D的数据转换，以达到非常高的时间要求精度。

　　3、系统使用A/D芯片的BUSY信号的下降沿，触发系统中断，通知系统，当前数据已经准备好。

　　4、以上资源初始化好以后，就可以开始启动A/D转换了。直接启动PWM信号输出即可。

　　5、等待IRQ中断消息，即表示当前数据转换完成。

　　6、利SPI总线读取A/D已转换好的数据并存贮。

　　7、检查要采样的数据个数是否已达到，则关闭PWM输出，停止数据采样。然后关才IRQ、PWM相关设备。

　　以下是基于ESM9287-WinCE6.0环境的例子程序。由于ESM9287的IRQ响应速度限制，该环境最大数据采样率只能到2Kbps。

　　// 申请一个数据Buff空间，用于存放采样数据结果

AD_DataBuff = new DWORD[AD_CovCount];

if(AD_DataBuff == NULL)

return ;

// 初始化A/D，配置A/C采样通道与信号输入模式

MyADC_Test.ADS7871_ConfigREG(ADS7818_REG_GainMux,AD_Channel);

// 初始化IRQ，配置中断源IRQ1作为系统触发

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信号，使用PWM1作为A/D转换启动信号

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; //设置PWM输出频率为数据采样率，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) //数据采样循环控制

{

dwTimeout = 5; //timeout 5ms

if (!DeviceIoControl(hIRQ1, //等待中断触发信号

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] );//读取AD采样好的数据

if(i1>=AD_CovCount) //判断数据采样个数是否已达到设置值

break;

}

PwmInfo.dwFreq = 0;

PwmInfo.dwDuty = 10;

PwmInfo.dwResolution = 1;

dwNumberOfBytesWritten = 0;

bRet = WriteFile(hPWM, &PwmInfo, sizeof(PWM_INFO), &dwNumberOfBytesWritten, NULL); //停止PWM输出

CloseHandle(hPWM);//关闭PWM设备

CloseHandle(hIRQ1); //关闭IRQ设备

//数据复制/转移到用户数据BUFF

//......

delete[] AD_DataBuff;//清理申请的运态数据空单

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