ARM7加速度数据采集系统设计

输出值成比例对应于加速度值，如图3所示。在加速度为0的情况下，AON和AOP输出值都是2．5 V。为了取得噪音较低、效果较好的信号输出，本文采用差动方式将AON和AOP接到运放电路的输入端，适当设置电阻电容值，得出符合要求的输出信号。AON与AOP求差后，范围在0～4 V之间。考虑到输出值应与ARM7处理器的A／D端口输入范围匹配，因此设置R4／R3=R6／R5=3／4，从而得到一个0～3 V的输出值范围。

3 ARM7模数转换器ADC的应用
AT91SAM7X256自带的ADC是基于逐次逼近寄存器(SAR)的10位模数转换器(ADC)。它集成了一个8到1的模拟多路复用器，可实现8路模拟信号的模数转换；转换范围为0 V～ADVREF；支持8位或10位分辨率模式，转换结果进入一个所有通道可用的通用寄存器中，即通道专用寄存器。
通过设置ARM7并行控制器PIO控制器，将ADO～AD7的某一个端口设置为A／D转换模拟输入端口。ADVREF为参考电压，即ADO～AD7端口输入电压值的范围为0 V～ADVREF；ADVREF最小值为2．6 V，最大值为VDDIN(一般设为典型值3．3 V)。ARM7处理器的A／D转换共有3种中断方式，即软件触发、外部触发(包括ADTRG引脚上升沿触发)和内部触发定时计数器输出。本文采用内部触发定时计数器输出触发方式，即达到一定的间隔时间后引起中断，然后对当前的A／D模拟数据进行采集和分析。完成上述中断处理后，再等待下一次中断到来。使用ADC中断请求前须先对AIC(高级中断控制器)编程。
ADC还与PDC(外设数据控制器)通道连接。在转换完成后，数字结果将会保存到当前通道数据寄存器里。当数据寄存器保存当前数据后，状态寄存器相应位置位；当取走数据寄存器中的数据后，状态寄存器相应位清零。
ADC支持8位或10位的分辨率。通过设置ADC模式寄存器(ADC_MR)LOWRES位执行对8位的选择。默认情况下，复位后分辨率最高，且数据寄存器中的DATA域完全使用。通过设置LOWRES位，ADC切换到最低分辨率，且转换结果可从数据寄存器的低8位中读出。对应于ADC_CDR寄存器的DATA域，最高两位及ADC_LCDR寄存器的LDATA位为0。在数据处理之前，通过设置相应寄存器对转换分辨率、休眠方式、ADC时间等进行初始化。为防止ADVREF端口电压过高，通常外加稳压二极管作保护。

4 系统软件设计
软件设计是整个检测系统的重要组成部分。依据硬件设计的相关特点和要求，软件设计的主要任务是完成系统的初始化，对加速度信号进行提取和分析，加速度过大或者超出设定值时予以警告提示，并完成与其他外设之间的数据通信。系统软件流程如图4所示。

本检测装置工作在恶劣环境下，易受到各种干扰源的干扰。另外，检测装置本身也会产生电磁噪音，将严重影响信号的分析和读取。可以采用电源去耦、低通滤波等硬件方式来滤除干扰，但不容易达到理想效果，因此必须依靠软件抗干扰技术。软件抗干扰技术不仅设计灵活，而且节约硬件资源。常用的软件抗干扰技术有软件陷阱技术、软件滤波技术等。在程序的具体编写过程中，可以利用这些技术达到抗干扰的目的。
由ARM系统采集到的数据可通过串口线发送到上位机进行实时显示，也可以通过模拟IDE通信协议存储到IDE硬盘中。AT91SAM7X256通过串口与上位机进行通信，主要是应用AT91SAM7X256中的通用异步接收／发送装置UART0；而使用AT91SAM7X256的通用可编程I／O口，可以模拟产生IDE硬盘的读写时序，完成对存储设备的读写操作，从而实现加速度数据的显示和存储。上位机实时显示加速度的检测数值，如图5所示。

结语
本文介绍一种MEMS加速度计的设计与应用，结合当前应用广泛的ARM7处理器芯片，设计出一套方面灵活、应用性强的数据采集方案。实验证明，该系统可准确地采集Model 1221单轴MEMS加速度计的加速度信号，可以对采集到的信号进行灵活的处理，既可以在上位机实时显示，又可以存储在IDE接口硬盘中，达到了数据显示和存储的目的。