英创信息技术主板EM9160实现波形数据采集
工控主板em9160的精简isa总线的主要扩展应用之一，就是扩展针对应用的各种数据采集单元，即通常所说的ad单元。对低速采样、且不要求样点间有严格时间间隔的应用，英创公司已推出了已eta102、eta197为代表的数据采集方案，这些方案可很好的应用于常规的测温、测压等低速数据采集领域。但对需要采集信号波形的应用，如振动分析、电力谐波分析等，eta102和eta197的方案就不能满足要求了，主要的原因是这些ad单元的数据采集都是由软件启动的，因此不能保证样点间有严格固定的时间间隔。本文的目的，是在新的em9160的硬件irq中断驱动程序的基础之上，设计了一个基于中断的ad采集单元，通过em9160的pwm接口输出固定周期的脉冲来启动ad转换，ad数据转换好后，通过中断通知em9160工控主板。em9160的irq驱动程序则读取ad数据，并储存在内部缓冲区中，应用程序则通过标准的文件读的方式读取设备文件”irq1:”的数据。
本设计的ad转换芯片，选用了经典的ad574a。ad574a是一款采样率25ksps、分辨率为12-bit的ad芯片，设计采用ad574a的独立工作模式（stand-alone），其采集时序如下图所示：
上图中的ad转换脉冲r/c#是一脉宽大于50ns的低电平脉冲，我们可以利用em9160的pwm脉冲输出来作为ad转换启动脉冲。ad574a的状态输出sts，在进入数据转换后变高，转换完成后从高电平变为低电平。在设计中，把sts反相作为em9160的irq输入，上升沿（即sts的下降沿）将触发中断。
ad574a的基本设计如下：
注意，在上图中没有包括前端的模拟信号调理部分，因为这部分电路与具体应用密切相关。客户在具体的ad设计中还需要协调好模拟地和数字地的关系，以保证采集数据的实际精度满足需求。
与em9160精简isa总线的接口电路如下：
图中的pwm1是来自于em9160的gpio12。em9160共有3路pwm输出，均与gpio复用管脚，具体关系为：
gpio管脚 pwm脉冲输出
gpio12 pwm1
gpio14 pwm2
gpio15 pwm3
由这两部分电路构成的完整设计如下：
本设计的主要优点是扩展电路非常简单，是一种典型的低成本波形采集方案。但需要注意的是，由于每次ad转换结束，都需要中断驱动程序读取ad数据。采用本方案的波形数据采集对ad的采样率就有一定限制，通常来说不能超过10ksps，即100us的采样间隔。以电力谐波分析来看，50hz的工频信号，按5ksps采样率进行波形采集，可获得的谐波可达到49次谐波，可满足绝大多数应用。采用这样的设计，客户并不需要涉及驱动程序的编写，就可实现实时的波形数据采集的功能。
客户可在此设计的基础上，方便的设计出多通道的波形数据采集方案。
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