基于ARM-Linux的MAX1303接口與驅(qū)動程序設(shè)計
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結(jié)構(gòu)struct file_operations中的open字段對應(yīng)著系統(tǒng)調(diào)用中的open函數(shù)。在應(yīng)用程序中，通過open函數(shù)打開MAX1303對應(yīng)的設(shè)備文件時，內(nèi)核會跳轉(zhuǎn)到此函數(shù)指針處。此函數(shù)指針的實現(xiàn)，主要完成初始化工作。這包括MAX1303的初始化配置和LPC3250驅(qū)動相關(guān)的寄存器設(shè)置。MAX1303的初始化包括工作模式選擇、量程范圍選擇、單端／差分輸入選擇、初始化通道選擇。對于這四項，本系統(tǒng)全部使用默認設(shè)置：外部時鐘模式；-Vref到+Vref的測量范圍；單端輸入；初始化輸入通道0。所以，在open中不用配置MAX1303。對LPC3250的寄存器配置也比較簡單，需要完成的配置有：片選信號拉高；時鐘信號拉低；處理器輸出拉低。
Write字段需要接收應(yīng)用程序從用戶空間傳遞到內(nèi)核的的數(shù)據(jù)，然后將此數(shù)據(jù)通過GPO_17端口發(fā)送給MAX1303。這些數(shù)據(jù)主要用于修改MAX1303的配置，例如通道選擇。向MAX1303寫數(shù)據(jù)時需要注意MAX1303電氣特性中的兩個時間參數(shù)Tcss和Tcspw。Tcss對應(yīng)著芯片的片選信號被拉低后到第一個時鐘到來前所必需的時間間隔。Tcspw對應(yīng)著寫模擬輸入配置字節(jié)、模式控制字節(jié)、轉(zhuǎn)換啟動字節(jié)時，任意兩者之間的時間間隔。這兩個時間參數(shù)都必須大于40 ns，且沒有上限。本系統(tǒng)中，在Read中寫轉(zhuǎn)換啟動字節(jié)，write中只做通道的切換，其他配置都使用默認的。
Read字段是MAX1303驅(qū)動的關(guān)鍵點。它負責讀取采樣結(jié)果，并將結(jié)果傳遞給應(yīng)用程序。在read中，首先是用8個時鐘向MAX1303寫轉(zhuǎn)換起始字節(jié)，然后使用8個是時鐘周期等待AD轉(zhuǎn)換完成。最后使用16個時鐘周期讀取MAX1303輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果。由于轉(zhuǎn)換結(jié)果是以串行方式輸出，故需要將讀取的數(shù)據(jù)拼湊起來。又由于ARM使用的是端口3的GPI_06管腳讀取MAX1303的輸出數(shù)據(jù)，且對于端口3的操作是以32位進行的，所以還需要考慮拼接端口3的哪個數(shù)據(jù)位。本文的處理方式是先將端口3讀出的數(shù)據(jù)右移6位。具體的操作代碼如下：
release對應(yīng)著系統(tǒng)調(diào)用中的close函數(shù)。它需要完成這個驅(qū)動所涉及的配置寄存器的復(fù)位，操作過程與open相反。在還原寄存器的默認設(shè)置后，打印一條設(shè)備文件關(guān)閉的信息，供應(yīng)用程序開發(fā)者調(diào)試時觀察使用。
4 Linux應(yīng)用程序設(shè)計與測試
本文介紹的應(yīng)用程序是整個系統(tǒng)的一部分，這里僅供測試驅(qū)動程序使用。測試的功能主要是驅(qū)動中的write和read功能。由于驅(qū)動程序的read中沒有對讀取的采樣值做處理，所以得到的數(shù)據(jù)還不是輸入信號的實際值，應(yīng)用程序必須對數(shù)據(jù)進行處理。由于MAX1303采用單端、雙極性輸入，所以處理公式為：
式中，實際值的單位是毫伏；采樣值是從MAX1303讀取的數(shù)據(jù)；FSR是滿量程范圍，對于本系統(tǒng)，F(xiàn)SR是2*Vref；本系統(tǒng)采用內(nèi)部電壓基準，Vref的理論值是4．096 V，但實際系統(tǒng)中會有一定的漂移，范圍一般在4．056 V到4．136 V之間。
為了測試，應(yīng)用程序每秒讀取一次兩個通道的數(shù)據(jù)，并打印。應(yīng)用程序的流程圖如圖4所示。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/201610/306026.htm
根據(jù)應(yīng)用程序的打印結(jié)果和CH1、CH2的實際輸入，系統(tǒng)采樣結(jié)果正確，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。
5 結(jié)論
A／D轉(zhuǎn)換器在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)中有極其重要的用途。嵌入式Linux在現(xiàn)代的嵌入式系統(tǒng)中也被廣泛應(yīng)用。本文描述的16位AD芯片的Linux驅(qū)動和硬件接口設(shè)計不僅在筆者所開發(fā)的系統(tǒng)中具有實際工程應(yīng)用價值，同時，對其他具有SPI接口的AD芯片的硬件接口設(shè)計和Linux驅(qū)動程序設(shè)計也有一定的參考價值。
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