基于PowerPC的模拟量输入接口扩展

图2中REF控制满量程输入电压大校在REFADJ管脚加外部基准电压后，MAX197多量程A/D 转换器VREF =1.6384×VREFADJ(2.4V<VREF<4.18V)。输入通道的过压保护为±16.5V，即使芯片处于低功耗工作模式，这种防护也有效。VDD=0V 时，输入阻抗网络所具有的电流限制足以保护器件。数字接口输入和输出数据在三态并行口上是复用的，这些并行I/O口可以很容易地和处理器接口。与处理器相应控制管脚相连进行读写操作。通过对芯片进行写操作可把控制字节存入芯片。输出数据在单极性模式下是二进制格式。MAX197可以以内部或外部时钟模式工作。一旦选择了所要求的时钟模式，改变这些位编程选择低功耗模式时，不会影响时钟模式。刚上电时，选择外部时钟模式。在CLK管脚和地之间接一个100pF的电容，可产生1.56MHz频率的内部时钟。外部时钟要求100kHz～2MHz之间。

3 硬件结构

MAX197是一种通用A/D芯片，可以和多种处理器接口，本系统通过MPC8349E的局部总线与MAX197连接。硬件结构如图3所示。图3中使局部总线的LBD7～LBD0与MAX197的D0～D7相连。选择MAX197为软件设置低功耗工作方式，所以置SHDN管脚为高电平，本系统采用内部基准电压，所以REF、REFADJ管脚均通过电容接地。用一路片选信号线做读高、低位数据的选择线， 直接与HBEN管脚相连，因而采用读不同地址的方式分别读取低8位和高4位数据。MAX197的INT管脚与系统的INT相连，作为转换识别信号，当数据转换完毕时，MAX197的INT脚产生中断信号，从而使处理器进入中断处理程序进行一路转换数据的读入操作。

4 驱动软件设计

设备驱动程序是应用程序和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。

本系统采用Linux操作系统，需要编制Linux下的设备驱动程序。A/D转换设备用作为字符设备，而字符设备驱动程序具有比较固定的结构，即将设备抽象成文件来进行操作，因此要在驱动程序实现Open、Close、Write、Read和Ioctl等操作，其中Ioctl对于执行各种类型的硬件控制应用比较方便，其在内核中的原型为

int(*ioctl)(struct inode *inode，
struct file *filp，
unsigned int cmd，
unsigned long arg);

A/D转换的驱动程序主要是实现了这个函数。其中cmd用来传递通道序号，arg传递指向用户空间的一个指针，用来返回A/D转换结果。

当写入控制字开始转换后，处理器进入其它工作状态，直到转换完成产生中断，处理器在ioctl中读取A/D转换结果，并调用put_user(datum，ptr)宏函数将该结果传递到用户空间。Ioctl函数的流程图如图4所示

用户程序实现数据采集需要先打开设备文件，分配数据空间，决定A/D转换通道序号，然后调用ioctl实现A/D转换并得到结果。
当对MAX197 的控制字开始写操作时，转换就开始了。写操作将选择多路通道，并确定MAX197的输入范围是单极性还是双极性。一个写脉冲( )可以开始一次采集，或者对采样进行初始化并开始转换。对任何时钟模式和采集模式，转换间隔都延时12个时钟周期。若在转换周期写一个新的控制字节将使转换失效， 并启动方式可以更精确地控制采样间隔和转换。在这种方式下，用户通过2个写脉冲控制采集和启动转换。在第一写脉冲中，要使ACQMOD 位=1，它将启动一次采集开始。在第二个写脉冲中，要使ACQMOD 位=0，在 的上升沿开始转换并结束采集。在发第一和第二个写脉冲时， 多路输入通道的地址位值必须一样。在第二个写脉冲中， 低功耗模式位( PD0、PD1)可以设一个新值。当转换结束产生一个正确的结果时，芯片发出一个标准的中断信号INT给处理器。在第一个读周期或者写一个新控制字节时，INT就变为高电平。

5 结束语

基于PowerPC8349E系列处理器扩展了多路A/D转换通道，可以进行数据采集，其采集精度达到了转换芯片的指标。模拟量输入通道的扩展可以使该处理器在测量、控制等更多领域得到应用。

本文创新点：本文基于PowerPC8349E系列处理器扩展了多路A/D转换通道，使得通常用于通讯领域的该系列处理器可以应用于测量、控制等更多领域

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