基于ARM-Linux的MAX1303接口與驅動程序設計

摘要：針對數據采集與處理系統的應用需求，設計了嵌入Linux的ARM9處理器LPC3250與16位AD采樣芯片MAX1303的硬件接口和驅動程序。首先，描述了LPC3250和MAX1303的性能、特點以及硬件接口電路設計方案。然后，在硬件平臺的基礎上，詳細地闡述了嵌入式Linux下MAXl303驅動程序的組成模塊和具體實現方法，并給出了部分源代碼以及對設備驅動的測試方法。測試結果表明，系統工作正常、穩定，采樣結果正確，具有實際工程應用價值。
關鍵詞：LPC3250；MAX1303；SPI；嵌入式Linux；設備驅動

在數據采集系統中，通常是通過傳感器將自然世界的物理量轉化成電量，電量是模擬量，必須經過模／數轉換才能被系統的處理器讀取。現在的很多微處理器都有片內AD，但這些AD多數是8位、10位或者12位，有時候很難滿足精度要求。所以需要利用處理器的接口資源外擴精度較高的AD芯片。然而精度越高，價格越貴。所以在選擇AD芯片時，必須充分考慮這兩個方面。本系統在對采樣精度和價格進行權衡后，決定選擇16位模／數轉換器。由于設計的數據采集系統放置于環境惡劣的野外，所以全部器件都要滿足工業級標準，所以最終選擇了MAXIM公司的MAX1303。處理器選用了恩智普公司的ARM9微處理器LPC3250。在此基礎上，設計了硬件連接，以及Linux2．6．29內核下的設備驅動程序，并通過編寫的應用程序對驅動程序進行了測試。

1 芯片介紹
1．1 LPC3250簡介
LPC3250是恩智普公司推出的、采用RISC結構、基于ARM926EJ-S內核的32位工業級處理器，可工作于-40～+85℃的范圍內。它的最高工作頻率可達266 MHz，具有完整的存儲管理單元(MMU)，可以嵌入Linux／Wince等需要MMU支持的操作系統；高達256 kB的內部SRAM可用于數據和代碼存儲；32 kB數據高速緩存和32 kB指令高速緩存；矢量浮點協處理器具有硬件浮點計算功能。另外，片內有SD／MMC卡主機控制器和以太網控制器使系統實現文件存儲和以太網功能變得簡單，這對于數據采集系統非常有用。
1．2 AD芯片MAX1303簡介
MAX1303是MAXIM公司推出的工業級、低功耗、多量程、16位精度的模／數轉換芯片，采用+5 V單電源供電，最高采樣率可達115kbps。可使用+4．096 V片上基準或者3．800到4．136 V之間的外部電壓基準。采用20引腳的TSOP封裝。它的引腳如圖1所示。

從引腳圖可以看出，芯片外部有多種電源引腳，這些引腳對應芯片內部獨立的功能模塊。對芯片采用獨立的電源供電可以盡可能的使工作環境保持低噪聲。第16、17引腳在使用外部電壓基準時分別連接AVDD和基準電壓，在使用芯片內部基準時，分別通過0．01μF和1μF的電容旁路到AGND1即可。其他引腳功能如表1所示。
CH0-CH4支持4路單端輸入，或者2路差分輸入。SSTRB在AD轉換器的某些工作模式下可指示轉換狀態。另外4種數字接口可通過SPI／OSPI ／MICROWIRE兼容的串行接口與2．7 V至5．25 V的系統連接。
MAX1303支持7種單端輸入范圍或者3種差分輸入范圍，有7種工作模式。這些都可以通過輸入控制字進行配置。