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DAC7714转换器在嵌入式Linux环境下的开发应用

电子设计 ? 2018-11-17 08:22 ? 次阅读
他表示,政府投资的整体效率比较低。

设备驱动程序在Linux内核中占有极其重要的位置,在一个嵌入式系统中,除了CPU、内存以及其他很少的几个部件以外,所有的设备控制操作都必须由驱动程序来完成。系统设计者必须为系统中的每个外设开发相应的驱动程序,否则设备无法在Linux下正常工作。

在基于AT91RM9200处理器的某嵌入式激光跟踪仪中,为了实现目标的快速、平稳跟踪,需要控制两路电机,即:方位电机、俯仰电机。其原理如下:通过不断读取两路角度编码器的数据,计算出两路电机实际角度与期望角度的偏差,利用反馈控制的原理,驱动两路电机跟踪目标。两路电机的控制电压为5V时,电机停止不动;控制电压为0V时,电机以最大速度顺时针旋转;控制电压为10V时,电机以最大速度逆时针旋转。

根据上述控制要求,选择4通道12位的串行DA转换器--DAC7714转换器作为两路电机的控制驱动芯片。该芯片在嵌入式Linux系统下驱动程序的优劣,将直接决定整个仪器的跟踪效果,也是嵌入式开发的需要解决的基本问题之一。

1 概述

DAC7714是美国TI公司推出的一款4通道12位串行输入、电压输出型DA转换器。其供电电压为±15 V,可以实现输出自动保持,采用此串口芯片除了具有节省单片机资源的优点外,还具有同时输出多路0~10 V(参考电压为+10 V和0 V),特别适用于MCU资源紧缺而控制通道比较多的场合。

DAC7714性能特点:

1)12位分辨率,串行接口;

2)功耗仅为250 mW;

3)4个模拟输出通道,电压输出;

4)线性误差±1LSB;

5)支持单极性(0~10 V)或双极性(-10 V~+10 V)输出;

6)自动输出保持;

7)复位信号可选,不同复位方式具有不同初始值。

2 硬件设计

嵌入式激光跟踪仪硬件比较复杂,这里进介绍与电机驱动相关的DAC7714与AT91RM9200的硬件连接部分。由于实际使用时的电机功率较大,需要在DAC7714的两路输出再加一级驱动电路才能真正驱动电机。

2.1 DAC7714引脚及功能

DAC7714为SOJ16封装,具体引脚及功能介绍如下:

VOUTA~VOUTD:4个模拟量输出

CS:片选端,低电平有效

CLK:串行数据时钟

VCC:正电源,通常为+15 V

VSS:负电源,通常为0或-15 V

GND:地

VREFL:模拟输出电压参考(下限)

VREFH:模拟输出电压参考(上限)

SDI:串行数据输入

LOADDACS:转换结束判断位

RESET和RESETSEL:芯片复位设置位

2.2 DAC7714硬件设计

DAC7714硬件设计比较简单,其可编程引脚RESET、LOADDACS、CS、CLK、SDI分别与AT91RM9200的IO口PA0-PA1、PA3-PA5连接,为下一步驱动程序开发打下基础;其VOUTA、VOUTB接两路电机的控制信号;VREFL接地,VREFH接+10 V,使用单极性接法。其具体连接如图1所示。

DAC7714转换器在嵌入式Linux环境下的开发应用

图1 DAC7714硬件设计

3 驱动程序设计

驱动程序的目的是驱动硬件正常工作,所以编写驱动程序要针对特定的硬件来进行。在嵌入式激光跟踪仪中,需要编写DAC7714的驱动程序,内核将以设备节点的形式调用、管理该芯片。DAC7714属于串行DA转换器,需要根据其工作时序图,控制AT91RM9200的上述引脚,模拟其工作时序,在内核Linux-2.4.19中完成驱动程序的设计。

3.1 DAC7714工作时序图

DAC7714完成一次数模转换,需要在CS为低电平期间,在CLK的上升沿,串行输出16位数据到SDI.16位数据中,前两位A1和A0的组合将决定对某一通道进行转换输出(00-A通道、01-B通道、10-C通道、11-D通道),接下来两位为无效位,最后的12位数据即真正需要转换的数据。其工作时序图如图2所示。

DAC7714转换器在嵌入式Linux环境下的开发应用

图2 DAC7714工作时序图

3.2 驱动程序组成

DAC7714驱动程序作为设备文件,同样分为open、write、release等几个操作。对于内核来说,DAC7714属于字符型设备,并为该设备命名为Name[]="DAC7714drv".该模块在使用时采用insmod命令进行动态加载,使用rmmod命令进行动态卸载。DAC7714驱动程序主要由注册函数、注销函数、初始化函数、DA输出函数构成。

用户在使用insmod命令加载模块时,实际调用的是以下注册函数:

DAC7714转换器在嵌入式Linux环境下的开发应用

应用程序中使用open函数打开DAC7714设备时,实际调用以下函数完成对控制器相应引脚的初始化操作(以PA0连接RESET为例介绍):

DAC7714转换器在嵌入式Linux环境下的开发应用

应用程序使用write函数操作DAC7714时,实际调用如下函数对其输出进行控制:

DAC7714转换器在嵌入式Linux环境下的开发应用

在DAC7714_write函数中,控制AT91RM9200的PA0-PA5引脚电平,模拟图2的时序完成DA输出,其流程图3所示。

DAC7714转换器在嵌入式Linux环境下的开发应用

图3 DAC7714工作流程图

4 测试程序设计

在测试程序中,实现对DAC7714的4路输出分别进行测试。测试方法是,对于指定的数字量,通过万用表示波器测量DAC7714相应通道的电压输出值,若该值与理论值一致,则表明驱动程序正确。

首先调用open函数打开DAC7714设备,然后控制数字量从0依次加1,并结合通道号生成DAC7714所能识别的控制数字量,然后调用write函数控制输出,当控制数字量达到最大值时,切换下一通道。测试程序主要代码如下。

DAC7714转换器在嵌入式Linux环境下的开发应用

5 结论

文中给出了DAC7714硬件设计方案,在AT91RM9200+嵌入式Linux环境下,详细介绍了基于其驱动程序和测试程序的设计方法,揭示了嵌入式开发的一般规律。在实际测试过程中,将4路通道的实际输出电压与理论电压进行了比较,误差最大为0.1%,完全能够满足激光跟踪的要求。

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如何正确的测量纹波
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的头像 Maxim视频 发表于 10-08 04:09 ? 130次 观看
采用MAX17503测量电源纹波

MAX86150的内部结构与应用特点介绍

本视频简要介绍MAX86150,器件集成心电图、脉搏血氧仪、心率监测传感器模块。器件包括内部LED、....

的头像 Maxim视频 发表于 10-08 03:56 ? 136次 观看
MAX86150的内部结构与应用特点介绍

24V+电源方案2:开关调节器的开关控制方法及控制算法的介绍

概要介绍如何控制开关调节器的开关。重点关注三种使用广泛的控制算法:恒定导通时间、电压模式控制、电流模....

的头像 Maxim视频 发表于 10-08 03:10 ? 127次 观看
24V+电源方案2:开关调节器的开关控制方法及控制算法的介绍

可用于管理进程的整个生命周期的八个Linux命令

一般来说,应用程序进程的生命周期有三种主要状态:启动、运行和停止。如果我们想成为称职的管理员,每个状....

的头像 嵌入式资讯精选 发表于 10-02 17:22 ? 463次 阅读
可用于管理进程的整个生命周期的八个Linux命令

浅析嵌入式参数存储的新方式

如果有几个设置参数需要存储到Flash中,我们一般会怎么存储呢?将不同的参数都存储到不同的页中,还是....

的头像 玩转单片机 发表于 09-30 17:37 ? 469次 阅读
浅析嵌入式参数存储的新方式

ACL是什么?ACL有什么用?

常见的文件操作命令 cp 和 mv 等都支持 ACL 权限,只是 cp 命令需要加上 -p 参数。但....

的头像 Linux爱好者 发表于 09-30 16:52 ? 274次 阅读
ACL是什么?ACL有什么用?

随着RRAM成为主流,大容量嵌入式内存支持的高智能化系统解决方案面世

物联网(IoT)的出现和人类生活对智能设备永不满足的需求正驱动着传统智慧在微控制器和嵌入式内存市场的....

发表于 09-30 16:48 ? 130次 阅读
随着RRAM成为主流,大容量嵌入式内存支持的高智能化系统解决方案面世

Linux引发争议,贡献者能否删除上传的代码?

多位贡献者和社区成员对 COC 进行批判和反对,甚至有人在邮件列表发起了撤销贡献代码的讨论。

的头像 Linux爱好者 发表于 09-30 14:46 ? 216次 阅读
Linux引发争议,贡献者能否删除上传的代码?

AM4379 AM437x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)

TI AM437x高性能处理器基于ARM Cortex-A9内核。 这些处理器通过3D图形加速得到增强,可实现丰富的图形用户界面,还配备了协处理器,用于进行确定性实时处理(包括EtherCAT,PROFIBUS,EnDat等工业通信协议)。该器件支持高级操作系统(HLOS)。基于Linux的® 可从TI免费获取。其它HLOS可从TI的设计网络和生态系统合作伙伴处获取。 这些器件支持对采用较低性能ARM内核的系统升级,并提供更新外设,包括QSPI-NOR和LPDDR2等存储器选项。 这些处理器包含功能方框图中显示的子系统,并且后跟相应的“说明”中添加了更多信息说明。 处理器子系统基于ARM Cortex-A9内核,PowerVR SGX™图形加速器子系统提供3D图形加速功能以支持显示和高级用户界面。 可编程实时单元子系统和工业通信子系统(PRU-ICSS与ARM内核分离,允许单独操作和计时,以实现更高的效率和灵活性.PRU-ICSS支持更多外设接口和EtherCAT,PROFINET,EtherNet /IP,PROFIBUS,以太网Powerlink,Sercos,EnDat等...

发表于 09-25 11:51 ? 18次 阅读
AM4379 AM437x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)
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