DAC7714在嵌入式激光跟蹤儀中的應用

摘要：在某型激光跟蹤儀的設計中，通過實時控制俯仰、方位兩路電機，實現目標的快速、平穩跟蹤。使用AT91RM9200處理器，擴展12位DA轉換器DAC7714，完成2路直流電機的控制。闡述了在嵌入式Linux環境下該芯片驅動程序開發過程，說明了該驅動程序與測試程序及內核的之間關系。通過驅動程序、測試程序代碼的講解，歸納出嵌入式驅動程序開發的共性及具體開發流程，為嵌入式開發打下基礎。
關鍵詞：DAC7714；AT91RM9200；驅動程序；嵌入式操作系統-Linux

設備驅動程序在Linux內核中占有極其重要的位置，在一個嵌入式系統中，除了CPU、內存以及其他很少的幾個部件以外，所有的設備控制操作都必須由驅動程序來完成。系統設計者必須為系統中的每個外設開發相應的驅動程序，否則設備無法在Linux下正常工作。
在基于AT91RM9200處理器的某嵌入式激光跟蹤儀中，為了實現目標的快速、平穩跟蹤，需要控制兩路電機，即：方位電機、俯仰電機。其原理如下：通過不斷讀取兩路角度編碼器的數據，計算出兩路電機實際角度與期望角度的偏差，利用反饋控制的原理，驅動兩路電機跟蹤目標。兩路電機的控制電壓為5V時，電機停止不動；控制電壓為0V時，電機以最大速度順時針旋轉；控制電壓為10V時，電機以最大速度逆時針旋轉。
根據上述控制要求，選擇4通道12位的串行DA轉換器——DAC7714轉換器作為兩路電機的控制驅動芯片。該芯片在嵌入式Linux系統下驅動程序的優劣，將直接決定整個儀器的跟蹤效果，也是嵌入式開發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轉換器。其供電電壓為±15 V，可以實現輸出自動保持，采用此串口芯片除了具有節省單片機資源的優點外，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：
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)復位信號可選，不同復位方式具有不同初始值。

2 硬件設計
嵌入式激光跟蹤儀硬件比較復雜，這里進介紹與電機驅動相關的DAC7714與AT91RM9200的硬件連接部分。由于實際使用時的電機功率較大，需要在DAC7714的兩路輸出再加一級驅動電路才能真正驅動電機。
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：串行數據時鐘端
VCC：正電源，通常為+15 V
VSS：負電源，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：串行數據輸入
LOADDACS：轉換結束判斷位
RESET和RESETSEL：芯片復位設置位