便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1 引言
數(shù)據(jù)采集在石油探采領(lǐng)域應(yīng)用廣泛．幾乎涵蓋石油探采的各個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于可操作性差、用戶界面不夠友好、人機(jī)交互困難等缺點(diǎn)已不能適應(yīng)現(xiàn)在的需求。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和嵌人式技術(shù)的發(fā)展，基于嵌入式技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以其強(qiáng)大的功能、友好的界面、簡(jiǎn)易的操作受到用戶的青睞。這里介紹一種以S3e2410為核心基于嵌入式Linux的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，其中采用多通道高速A/D轉(zhuǎn)換器ADS8364。

2 器件選型
2．1 ADS8364簡(jiǎn)介
ADS8364是高速、低功耗、6通道同時(shí)采樣和轉(zhuǎn)換的16位A/D轉(zhuǎn)換器。采用+5 V工作電壓。3．3 V和5 V可選的接口電壓；80 dB共模抑制比的全差分輸入通道，內(nèi)部+2．5 V參考電壓；6個(gè)模擬輸入分3組，每個(gè)輸入端有一個(gè)A／D轉(zhuǎn)換器和保持信號(hào)用于保證多通道同時(shí)采樣和轉(zhuǎn)換；差分輸入范圍為-VREF～+VREF；其6個(gè)16 bit AID轉(zhuǎn)換器同時(shí)工作，3個(gè)保持信號(hào)(HOLDA、HOLDB、HOLDC)啟動(dòng)指定通道轉(zhuǎn)換。
當(dāng)這3個(gè)保持信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，6通道的A/D轉(zhuǎn)換器同時(shí)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果保存在6個(gè)寄存器，每個(gè)讀操作，ADS8364輸出16位數(shù)據(jù)，地址選通信號(hào)(A0、Al、A2)從具體的寄存器中讀取數(shù)據(jù)。地址／模式(ADD)信號(hào)選擇單通道、單周期或FIFO模式。正常工作時(shí)，ADS8364的REFOUT與REFIN連接可提供+2．5 V的參考電壓。
ADS8364本身產(chǎn)生的噪聲很小，但為獲得更好性能，輸入信號(hào)的噪聲峰值必須小于50μV。當(dāng)采用5 MHz外部時(shí)鐘時(shí)，ADS8364．轉(zhuǎn)換時(shí)間為3．2μs，其采集時(shí)間為0．8μs。為獲得最大輸出數(shù)據(jù)率，可在下一個(gè)轉(zhuǎn)換期間讀取數(shù)據(jù)。
2．2 S3c2410簡(jiǎn)介
S3e2410是三星半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的用于移動(dòng)終端的高性能SoC處理器，它也是一款低成本、低功耗、小體積、高性能的16／32 bit的RISC微控制器。該處理器基于ARM920T內(nèi)核，主要面向移動(dòng)設(shè)備終端。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用S3e2410的低功耗、高性能等特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)一種鋰電池供電的手持式，PDA功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
3．1 ADS8364與S3c2410的接口設(shè)計(jì)
ADS8364通過向DVCC提供3．3 V或5 V電壓，其接口電壓為3．3 V或5 V，這樣可以實(shí)現(xiàn)ADS8364和5 V總線接口的5I系列單片機(jī)，以及3.3 V總線接口的DSP和ARM等接口連接。
該系統(tǒng)采用處理器S3e24lO與ADS8364接口無需附加任何的接口電壓轉(zhuǎn)換器，只需把ADS8364的接口電壓設(shè)置成3.3 V，可將兩者總線直接連接。圖1為S3e2410與ADS8364的接口電路。由圖1可看出，S3c2410與ADS8364的接口電路無需任何附加硬件邏輯電路，S3e2410的GPF4引腳與ADS8364的EOC引腳相連，將GPF4設(shè)置為中斷模式，用于接收ADS8364轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷。將GPB5～GPB7設(shè)置為輸出模式，分別與ADS8364的HOLDA～HOLDC相連，用于選中3組A/D轉(zhuǎn)換器(每組2個(gè))啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，S3C2410的BANK2片選信號(hào)nGCS2與ADS8364的CS相連，將A／D轉(zhuǎn)換器作為外部物理地址映射到S3C2410相應(yīng)內(nèi)核空間，位于外部I/O接口BANK2地址空間0x10000000~0x18000000。只要對(duì)BANK2進(jìn)行寫操作，并將GPB5～GPB7分別設(shè)置000～111中某個(gè)數(shù)值就可以產(chǎn)生ADS8364的啟動(dòng)相應(yīng)通道轉(zhuǎn)換的信號(hào)。S3c2410的A2~A4分別連接ADS8364的AO~A2，將ADS8364的6個(gè)讀數(shù)通道映射到Linux操作系統(tǒng)的地址為0x10000000、0x10000004、Oxl0000008、Oxl000000C、Oxl0000010、Oxl0000014。