ARM嵌入式系统的数据采集传输系统研究+源程序(4)
3）编制系统初始化程序和控制采集、处理、传输程序。
2 系统硬件设计
2.1 总体设计
系统在GE01实验开发板上实现，其核心芯片SEP3203微处理器由东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心基于ARM7TDMI处理器内核自主设计开发，通过JTAG仿真器连接到PC机上的集成调试环境(IDE)软件平台，在IDE中统一完成汇编/C 语言的编辑、编译、连接。利用处理机的Embedded-ICE 性能，通过JTAG 接口实现实时的仿真调试。
系统通过UCB1400中的A/D转换器将采集得到的模拟电压信号转换为数字信号，通过通用异步串行口URAT将数据经由RS-232串线传输到主机上，并在主机的串口调试软件显示出来。
图2.1 系统结构框图
2.2 SEP3203微处理器
SEP3203 处理器内嵌由英国ARM 公司提供的ARM7TDMI 处理器内核，整个芯片可以运行在75MHz。集成了支持黑白，灰度，彩色的LCD 控制器；多媒体加速模块，用于提供多媒体处理定点矢量乘加的计算能力；支持低成本的NAND Flash 控制器并可从其直接启动；支持多种外存类型：SRAM，NOR Flash，SDRAM；支持实时钟（RTC）；支持四通道的定时器和两通道的PWM；支持用于连接触摸屏通讯的SPI 协议；支持两个UART 控制器，其中一个支持红外传输；支持USB1.1 Device 控制器用于PC 与移动终端之间的高速信息传输；支持MMC/SD 卡控制器，用户可以扩展系统的存储能力和外设功能；支持兼容AC97 协议的控制器，用于音频文件的播放和录制。SEP3203 处理器内嵌20KByte 零等待的静态存储器（SRAM），用于多媒体处理时的核心代码与数据的存放，用户也可以将操作系统的核心代码或LCD 帧缓存存放在该处理器中，用于提供更高的性能和更低的能量消耗； 6 通道DMA 控制器，为用户提供了高速的数据传输通道。为了支持低成本的系统方案，SEP3203 支持外部32 位/16 位数据总线，结合ARM 提供的Thumb 指令集，将大大降低系统成本和功耗，考虑到Nand Flash 的成本优势，SEP3203 处理器提供专用的Nand Flash 控制器，并支持系统直接从Nand Flash 启动[8]。
图2.2 SEP3203系统架构框图
2.3 UCB1400
2.3.1 ADC简介
ADC，即模数转换，顾名思义就是将模拟信号转换为数字信号。现在的软件无线电、数字图像采集、测控系统等都需要用到A/D转换器，而且根据应用场合不同，对转换器的要求也不同，因此也产生了不同类型的ADC。从并行、逐次逼近型、积分型ADC，到近年来新发展起来的Σ-Δ型和流水线型ADC，它们各有其优缺点：逐次逼近型、积分型、压频变换型等，主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中；分级型和流水线型ADC主要应用于高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域；此外，采用脉动型和折叠型等结构的高速ADC，可应用于广播卫星中的基带解调等方面；Σ-Δ型ADC主应用于高精度数据采集特别是数字音响系统、多媒体、地震勘探仪器、声纳等电子测量领域[9]。
2.3.2 UCB1400芯片
GE01实验开发板上带有一颗PHILPS公司的UCB1400芯片。它是一颗音频解码芯片，并且自带触摸屏和功耗管理等功能，其核心部分其实就是AD转换器。
UCB1400拥有一个10Bit精度的逐次逼近型模数转换器，并且内建跟踪保持电路。它通过一个8-1的多路选择器对外来的8路信号进行转换。其中有4路供给是触摸屏专用。其内部框图如图2.3示。
图2.3 UCB1400模数转换器内部框图
ADC的设置分为如下几个步骤：首先使能ADC(AE)；其次设置采样源（AI2-AI0）；然后出发采样（AS）；判断采样是否完成(ADV);读取采样值（AD9-AD0）。获取采样值是一个10bit的数字，它是将参考电压作为满值（0x3FF），将所采到的电压模拟信号和参考电压进行线性的比较得到的。硬件电路如图2.4所示。