基于ARM-Linux的MAX1303接口与驱动程序设计

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Design of interface and driver for MAX1303 based on ARM --LinuxYANG Bin ，MAN Feng ，JIANG Xiu-jie ，LIU Bo(I.Centerfor space Science and Applied Research，Chinese Academy ofSciences，Beling 100190，China；2.Graduate University of Chinese Academy ofSciences，Be ng 100049，China)Abstract：Aiming at the叩plication requirement of data acquisition and processing system，the paper designs driver ofMAX1303 based on embedded Linux and hardware interface circuit between LPC3250 and MAX1303.Firstly.performancecharacteristics of both chips and scheme of hardware interface are introduced.Secondly，on the bases of hardware platform ，the composition and implemented method of MAX1303S driver under embedded Linux are elaborated in detail.Meanwhile，part of the SOUrce code and test methods of driver is given.The test results reveal that the system operations stably and haspractical value。

Key words：LPC3250；MAX1303；SPI；embedded Linux；device driver在数据采集系统中，通常是通过传感器将 自然世界的物理量转化成电量，电量是模拟量，必须经过模/数转换才能被系统的处理器读龋现在的很多微处理器都有片内AD，但这些 AD多数是 8位 、lO位或者 12位 ，有时候很难满足精度要求。所以需要利用处理器的接口资源外扩精度较高的AD芯片。然而精度越高，价格越贵。所以在选择 AD芯片时，必须充分考虑这两个方面。本系统在对采样精度和价格进行权衡后 。决定选择 16位模/数转换器。由于设计的数据采集系统放置于环境恶劣的野外 。所以全部器件都要满足工业级标准，所以最终选择了 MAXIM公司的 MAX1303。处理器选用了恩智普 公司的 ARM9微处 理器 LPC3250。在 此基础上 ，设计 了硬件连接 ，以及 Linux2.6.29内核下的设备驱动程序，并通过编写的应用程序对驱动程序进行了测试。

1 芯片介绍1.1 LPC3250简介LPC3250是恩智普公司推出的 、采用 RISC结构 、基 于ARM926EJ-S内 核 的 32位 工 业 级 处 理 器 ∩ 工 作 于收稿 日期 ：2013-O1-l4 稿件编号 ：201301116基金项 目：国家高技术研究发展计划 资助(2011AA7033045)- 40 85℃的范围内。它的最高工作频率可达 266 MHz，具有完整的存储管理单元(MMU)，可以嵌入 Linux ince等需要 MMU支持的操作系统；高达 256 kB的内部 SRAM可用于数据和代码存储 ；32 kB数据高速缓存和 32 kB指令高速缓存：矢量浮点协处理器具有硬件浮点计算功能。另外，片内有SD/MMC卡主机控制器和以太网控制器使系统实现文件存储和以太网功能变得简单 。这对于数据采集系统非常有用。

1.2 AD 芯片 MAX1303简介MAX1303是 MAXIM公 司推 出 的工 业级 、低功 耗 、多量程、16位精度的模，数转换芯片。采用5 V单电源供电，最高采样率可达 115kbps∩使用4.096 V片上基准或者 3.80o到4.136 V之间的外部电压基准。采用 20引脚的TSSOP封装。

从引脚图可以看出，芯片外部有多种电源引脚 ，这些引脚对应芯片内部独立的功能拈。对芯片采用独立的电源供电可以旧能的使工作环境保持低噪声。第 16、17引脚在使用外部电压基准时分别连接 AVDD和基准电压.在使用芯片内部基准时，分别通过 O.01 F和 1 F的电容旁路到 AGND1即可。其他引脚功能如表 1所示作者简介 ：杨 ，(1988- )，男，河南信 阳人 ，硕士研 究生 。研 究方 向：航 天器综合 电子技 术。

- .173-《电子设计工程)2013年第 12期AGND2AVDD2AGND3REFREF PDVDDDvDD0DGNDDGNDOⅨ)UT图 1 MAXl303引脚图Fig.1 Pin diagram of MAX1303表 1 1303引脚功能Tab.1 Pin function of AXl303引脚名称 功能CH0-CH4nCSDINS IRBSCLKD0UT输入通道片选串行数据输入口转换状态指示串行时钟输入口串行数据输入出口CH0-CH4支持 4路单端输入 。或者 2路差分输入。

SsTRB在 AD转换器的某些工作模式下可指示转换状态。另外 4种数字接 1：1可通过 SPI/QSPI/MICROWIRE兼容的串行接口与 2.7 V至 5.25 V的系统连接。

MAX1303支持 7种单端输入范围或者 3种差分输入范围。有 7种工作模式。这些都可以通过输入控制字进行配置。

2 系统硬件设计已提 到 ，模，数转 换器 MAX1303可以通 过 SPUQSPUMICROWIRE兼容的串行接口进行控制。由于SPI比较常见。

并且协议简单，本系统使用 SPI协议控制此 AD芯片。然而，虽然 U'C3250有内置的 SPI控制器 ，但本系统选择使用LPC3250的 GPI，0口模拟 SPI接 口对 MAX13o3进行控制。下面分析原 因。

已提到 ，MAX1303有 7中工作模式，其中，有 3种用于数据采集。这 3种工作模式是：外部时钟模式 ；外部采集模式 ；内部时钟模式。这 3种采集模式各有优缺点。外部时钟模式的吞吐率最高，同时，给处理器带来的负担也最高；内部时钟模式吞吐率次之 ，能适 当减轻处理器的负担 ；外部采集模式的吞吐率最低 ，但却能最大限度的减轻处理器负担 。

由于 LPC3250性能强大，所以系统在采集数据时，使用吞吐率高的外部时钟模式。然而，使用外部时钟模式时，不像使用内部时钟模式和外部采集模式 ，处理器向 MAX1303写完控制字和转换启动字后 ，只需等待 MAX1303的 SSTRB引脚- 174-输出的转换结束信号，然后就可以读取转换结果。使用外部时钟模式，需要精确的控制时钟个数 。这使得在驱动程序中，要经常修改 SPI的相关控制器，而