ARM嵌入式系统实现ADC转换电路设计(2)
1 引言
1.1 模数转换和嵌入式系统简介
自然界中存在的大多数物理现象是幅度连续变化的模拟量，对于非电学信号可以通过传感器转换为模拟电压或电流信号。虽然可以用模拟电路直接处理这些模拟信号，但是，模拟信号的采集、传送、存储及信号处理都不容易实现，要实现很高的精度是比较困难的，达到较高的精度需要付出很高的代价。相比之下 ，数字信号只是一些离散值，信号的传送、存储更易于实现，并且随着计算机技术、数字信号处理(DSP)和微电子技术的发展，数字信号处理越来越容易实现，而且有更好的精度，所以现代电子系统基本上都是采用数字系统来处理模拟信号。模拟数字转换(Analog-to-Digital Converter简称ADC)是一种将模拟信号值转为数字信号值的器件，它的功能就是将外界输入的模拟量按照一定的规律转换成相应的数字编码。按照 应 用 场合对采样率和功耗的不同要求，目前有多种类型的模数转换器，采用何种类型决定了ADC的形式和性能。任何类型的模数转换都包括三个基本的功能:采样/保持，量化和编码。采样/保持将模拟信号在时间上离散化;量化将采样模拟信号的幅度离散化使之成为数字信号;编码则是将数字信号最终表示成数字系统所能接受的形式。
而随着信息化技术的发展，嵌入式系统已经成为当前IT产业界一个非常热门的话题。因其高效、低成本、高可靠性、丰富的代码以及应用程序可扩展性、可移植性等一系列优点，目前已越来越成为工业系统和民用系统的主力军，尤其在信息化产品中，越来越多地应用到嵌入式系统的概念。
嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件和嵌入式软件系统组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。嵌入式处理器主要由一个单片机或微控制器(MCU)组成。相关支撑硬件包括显示卡、存储介质（ROM和RAM等）、通讯设备、IC卡或信用卡的读取设备等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用闪存（Flash Memory）作为存储介质。嵌入式软件包括与硬件相关的底层软件、操作系统、图形界面、通讯协议、数据库系统、标准化浏览器和应用软件等。总体看来，嵌入式系统具有便利灵活、性能价格比高、嵌入性强等特点，可以嵌入到现有任何信息家电和工业控制系统中。从软件角度来看，嵌入式系统具有不可修改性、系统所需配置要求较低、系统专业性和实时性较强等特点。
本文基于东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心自主研发ARM7TDMI内核的32位嵌入式SoC---SEP3203处理器,利用UCB1400芯片的10位逐次逼近型ADC对电位器产生的模拟电压进行模数转换，为模拟电压的模数转换提供了一种有效的嵌入式解决方案。
1.2 A/D转换器的一些参数
1)可编程采样率
采样率，即单位时间内模数转换器对模拟输入信号采样的次数，常用KSPs或MPSS来表示。设计中要求能够通过SEP3203的软件设计对UCB1400芯片的采样时间进行控制，从而控制采样频率。
2）分辨率
分辨率刻画A/D转换器的最小的量化能力。一个高分辨率的A/D转换器能比低分辨率的A/D转换器转换出更小和更精确的信号。实际中分辨率会受到噪声、非线性等因素的影响而降低。分辨率一般来说有三种表示方法:数字分辨率、模拟分辨率和相对分辨率。
模数转换器的数字分辨率一般用ADC的数字位数来表示，因为ADC的数字位数决定了最低有效位对应的模拟量值，而通常所说的分辨率都是指数字分辨率，也即ADC的数字有效位数。模拟分辨率就是指ADC所能分辨的最小输入模拟量值了，也即所对应的电压或是电流值，该值为ADC的最小输入模拟量。
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