英利工控主板的多通道数据采集方案

英利工控主板的多通道数据采集方案

硬件部分 该方案的主要硬件构成如下：

此时可以采用英利工控主板的GPIO模拟出SPI接口（以EM9160为例）： #define SPI_CS GPIO15 #define SPI_CLK GPIO14 #define SPI_DOUT GPIO13 #define SPI_DINGPIO12 #define SPI_EOC GPIO10

该应用底板和英利工控主板配套，已经可以满足一般的数采应用需求。如果客户需要更多的数据输入，可以参考该应用底板的方式进一步扩展；如果客户需要更多的其他功能，可以参考英利的开发评估底板和功能扩展模块进行设计。

软件部分 TLC2543是4线制SPI接口，因此它的读写操作是同时进行的，即所谓全双工串行数据传输。在构造函数时，需要仔细研究AD芯片数据手册上提供的SPI接口时序关系，如下图所示：

软件开发过程中需注意以下几点： 1、在SPI_CS片选有效后，TLC2543将把上次AD转换的数据，按MSB在先的顺序，呈现在SPI_DI信号线上，并在SPI_CK的 下降沿更新数据 2、SPI_CK的上升沿将把对AD芯片的操作指令锁存到AD芯片，输出的数据也是按MSB在先的顺序 3、输入AD的操作指令只有8个bit，而从AD读出的转换数据有12个bit，在读入低4bit时，输入指令用“0”填充 4、芯片数据手册中串行输入输出数据与我们的定义SPI_DO和SPI_DI是正好相反的 5、读出的数据须经过格式转换，才能转为通常所见的电压值

据上所述，可以构建相应的操作函数如下：

该应用方案程序的核心部分是数据处理函数int ReadAD( int ChNum )，该函数将模拟量读出并转换为浮点数格式，其相关处理代码如下：

int ReadAD( int ChNum ) { unsigned int i1 = 0; int i2, i3; unsigned int dwPinState; unsigned int CtrlBit; // 将控制字转换为标准的12位 CtrlBit = (unsigned int)ChNum << 4; SPI_OutClear( fd, SPI_CS ); // 等待转换完成 for( i2=0; i2<100; i2++ ) { SPI_PinState( fd, &dwPinState ); if( dwPinState & SPI_EOC ); break; } // 转换失败处理 if( i2 >= 100 ) { SPI_OutSet( fd, SPI_CS ); return -14; } // 第一次读出的是无效数据，读出并且扔掉 for( i2=0; i2<12; i2++ ) { i1 = i1 << 1; SPI_PinState( fd, &dwPinState ); if( dwPinState & SPI_DIN ) i1 = i1 | 0x01; if( CtrlBit & 0x800 ) SPI_OutSet( fd, SPI_DOUT ); else SPI_OutClear( fd, SPI_DOUT ); SPI_OutSet( fd, SPI_CLK ); SPI_OutClear( fd, SPI_CLK ); CtrlBit = CtrlBit << 1; } // 正式读取数据，读十次，交由后面的GetDeltaV( )函数取平均值并转换为电压 for( i3=0; i3<10; i3++ ) { i1 = 0; CtrlBit = (unsigned int)ChNum << 4; for( i2=0; i2<100; i2++ ) { SPI_PinState( fd, &dwPinState ); if( dwPinState & SPI_EOC ); break; } if( i2 >= 100 ) { SPI_OutSet( fd, SPI_CS ); return -12; } for( i2=0; i2<12; i2++ ) { i1 = i1 << 1; SPI_PinState( fd, &dwPinState ); if( dwPinState & SPI_DIN ) i1 = i1 | 0x01; if( CtrlBit & 0x800 ) SPI_OutSet( fd, SPI_DOUT ); else SPI_OutClear( fd, SPI_DOUT ); SPI_OutSet( fd, SPI_CLK ); SPI_OutClear( fd, SPI_CLK ); CtrlBit = CtrlBit << 1; } ADData[i3] = i1; } SPI_OutSet( fd, SPI_CS ); GetDeltaV( ); return 1; }

该方案的主流程如下：

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