DAC7714在嵌入式激光跟蹤儀中的應(yīng)用

摘要：在某型激光跟蹤儀的設(shè)計中，通過實時控制俯仰、方位兩路電機(jī)，實現(xiàn)目標(biāo)的快速、平穩(wěn)跟蹤。使用AT91RM9200處理器，擴(kuò)展12位DA轉(zhuǎn)換器DAC7714，完成2路直流電機(jī)的控制。闡述了在嵌入式Linux環(huán)境下該芯片驅(qū)動程序開發(fā)過程，說明了該驅(qū)動程序與測試程序及內(nèi)核的之間關(guān)系。通過驅(qū)動程序、測試程序代碼的講解，歸納出嵌入式驅(qū)動程序開發(fā)的共性及具體開發(fā)流程，為嵌入式開發(fā)打下基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：DAC7714；AT91RM9200；驅(qū)動程序；嵌入式操作系統(tǒng)-Linux

設(shè)備驅(qū)動程序在Linux內(nèi)核中占有極其重要的位置，在一個嵌入式系統(tǒng)中，除了CPU、內(nèi)存以及其他很少的幾個部件以外，所有的設(shè)備控制操作都必須由驅(qū)動程序來完成。系統(tǒng)設(shè)計者必須為系統(tǒng)中的每個外設(shè)開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序，否則設(shè)備無法在Linux下正常工作。
在基于AT91RM9200處理器的某嵌入式激光跟蹤儀中，為了實現(xiàn)目標(biāo)的快速、平穩(wěn)跟蹤，需要控制兩路電機(jī)，即：方位電機(jī)、俯仰電機(jī)。其原理如下：通過不斷讀取兩路角度編碼器的數(shù)據(jù)，計算出兩路電機(jī)實際角度與期望角度的偏差，利用反饋控制的原理，驅(qū)動兩路電機(jī)跟蹤目標(biāo)。兩路電機(jī)的控制電壓為5V時，電機(jī)停止不動；控制電壓為0V時，電機(jī)以最大速度順時針旋轉(zhuǎn)；控制電壓為10V時，電機(jī)以最大速度逆時針旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)上述控制要求，選擇4通道12位的串行DA轉(zhuǎn)換器——DAC7714轉(zhuǎn)換器作為兩路電機(jī)的控制驅(qū)動芯片。該芯片在嵌入式Linux系統(tǒng)下驅(qū)動程序的優(yōu)劣，將直接決定整個儀器的跟蹤效果，也是嵌入式開發(fā)的需要解決的基本問題之一。

1 概述
DAC7714是美國TI公司推出的一款4通道12位串行輸入、電壓輸出型DA轉(zhuǎn)換器。其供電電壓為±15 V，可以實現(xiàn)輸出自動保持，采用此串口芯片除了具有節(jié)省單片機(jī)資源的優(yōu)點(diǎn)外，還具有同時輸出多路0～10 V(參考電壓為+10 V和0 V)，特別適用于MCU資源緊缺而控制通道比較多的場合。
DAC7714性能特點(diǎn)：
1)12位分辨率，串行接口；
2)功耗僅為250 mW；
3)4個模擬輸出通道，電壓輸出；
4)線性誤差±1LSB；
5)支持單極性(0～10 V)或雙極性(-10 V～+10 V)輸出；
6)自動輸出保持；
7)復(fù)位信號可選，不同復(fù)位方式具有不同初始值。

2 硬件設(shè)計
嵌入式激光跟蹤儀硬件比較復(fù)雜，這里進(jìn)介紹與電機(jī)驅(qū)動相關(guān)的DAC7714與AT91RM9200的硬件連接部分。由于實際使用時的電機(jī)功率較大，需要在DAC7714的兩路輸出再加一級驅(qū)動電路才能真正驅(qū)動電機(jī)。
2．1 DAC7714引腳及功能
DAC7714為SOJ16封裝，具體引腳及功能介紹如下：
VOUTA～VOUTD：4個模擬量輸出
CS：片選端，低電平有效
CLK：串行數(shù)據(jù)時鐘端
VCC：正電源，通常為+15 V
VSS：負(fù)電源，通常為0或-15 V
GND：地
VREFL：模擬輸出電壓參考(下限)
VREFH：模擬輸出電壓參考(上限)
SDI：串行數(shù)據(jù)輸入
LOADDACS：轉(zhuǎn)換結(jié)束判斷位
RESET和RESETSEL：芯片復(fù)位設(shè)置位