嵌入式數據采集系統中的ADS8364驅動程序設計

數據采集系統的工作原理就是將被測對象（外部世界或現場）的各種參量（可以是物理量，也可以是化學量，生物量）通過各種傳感元件做適當轉換后，再經信號調理、采樣、量化、編碼、傳輸等步驟，最后送到服務器進行數據處理和存儲記錄的過程。用于數據采集的成套設備稱為數據采集系統（Data Acquisition System，DAS）。

數據采集系統一般包括傳感器、放大器、濾波器、A/D采樣轉換電路、微處理器等元件。數據采集系統基本組成示意圖如圖1所示。A/D轉換電路在數據采集系統中起著至關重要的作用，它的轉換精度和工作可靠度直接關系著整個采集系統的工作性能。由于篇幅有限，本文僅就該數據采集系統中的A/D轉換芯片ADS8364的驅動開發過程加以概述。

圖1 數據采集系統組成示意圖

2 ADS8364的功能簡介

ADS8364是美國TI公司生產的一種高速、低能耗、6通道同步采樣轉換、單+5V供電、16位高速并行接口的高性能模數轉換芯片。并帶有6個80dB共模抑制的全差分輸入通道以及6個4μs連續近似的模數轉換器、6個差分采樣／保持放大器[1]。 ADS8364的6個模擬輸入分為3組（A，B和C），每個輸入端都有一個ADCs保持信號以用來保證幾個輸入通道能同時進行采樣和轉換，因此不同模擬輸入通道信號之間的相位差異得以保存。當3個保持信號同時被選通時，6個ADCs同步轉換，其轉換結果將保存在6個寄存器中。采樣頻率最高為 250KHz，抗噪性能好。

3 設備驅動程序開發的基本原理

設備驅動程序是操作系統內核和機器硬件之間的接口，它為應用程序屏蔽了硬件的細節，將應用程序對設備的操作轉化為對相應的設備文件的操作，使應用程序可以象操作普通文件一樣，用處理普通文件的標準系統調用來打開、關閉和讀寫設備。設備驅動程序作為內核的一部分，主要完成如下功能：對設備進行初始化和釋放；完成硬件與內核的數據交互；完成內核與應用層的數據交互；對可能出現的錯誤進行檢測和處理。

在Linux系統中，打開的設備在內核內部由設備文件結構標識，內核使用file_operations（文件操作）結構訪問驅動程序的函數。每個文件都與自己的函數集相關聯（通過包含在設備中指向file_operations結構的指針實現），這些操作主要負責系統調用的實現。用戶進程利用系統調用對設備文件進行操作時，系統調用通過設備的主設備號找到相應的設備驅動程序，然后讀取這個數據結構相應的函數指針，接著把控制權交給該函數，這就是 Linux的設備驅動程序工作的基本原理。由此可見，編寫設備驅動程序的主要工作就是編寫file_operations中的子函數，完成對設備的操作。

為了實現設備的獨立性，Linux把設備分成三種類型：字符設備（character device），塊設備（block device）和網絡設備（network device）[2]。每類設備都有獨特的管理控制方式和不同的驅動程序，這樣就可以把控制不同設備的驅動程序與操作系統的其它部分分離開來，不但便于對不同設備的管理，而且為系統中增加和撤銷某種設備提供了很多方便。在此，我們是把ADS8364看作字符設備來驅動的，其驅動程序就是字符設備驅動程序。